納米羥基磷灰石接枝聚羥基丁酸戊酸共聚酯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米羥基磷灰石接枝聚羥基丁酸戊酸共聚酯的制備方法與應(yīng)用，屬于生物醫(yī)用高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]羥基磷灰石(HA)，具有與人體骨組織相類似的組成和結(jié)構(gòu)，并且具有很好的生物相容性，是公認(rèn)的骨修復(fù)材料，但是其在生物體內(nèi)不具備可降解性，且韌性較差。聚羥基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)是一種良好的醫(yī)用高分子材料，具有生物可降解性，無抗原性且無毒，無致癌性，近年來受到廣泛關(guān)注。近年來，將PHBV和HA進(jìn)行混合后制備出的PHBV/HA復(fù)合材料表現(xiàn)出了良好的力學(xué)性能和可降解性能，同時復(fù)合材料還綜合了PHBV的韌性和HA的強(qiáng)度，適用于組織工程骨缺損修復(fù)領(lǐng)域。
[0003]但是，通過研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)PHBV與HA之間的界面相容性較差，HA由于表面能較高的緣故會在PHBV基體中發(fā)生團(tuán)聚的現(xiàn)象，會在PHB V基體中形成缺陷，在使用的過程中HA團(tuán)聚的區(qū)域會發(fā)生力學(xué)性能的過早的實效，從而會影響PHBV/HA復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。PHBV/HA復(fù)合材料的力學(xué)性能主要取決于PHBV與HA之間的界面相容性，因此，改善PHBV與HA之間的界面相容性是解決PHBV/HA復(fù)合材料力學(xué)性能較差的問題的關(guān)鍵所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種納米羥基磷灰石接枝聚羥基丁酸戊酸共聚酯的制備方法。該制備方法得到的改性納米羥基磷灰石改善了納米羥基磷灰石與聚羥基丁酸戊酸共聚酯基體之間的相容性，解決了納米羥基磷灰石在聚羥基丁酸戊酸共聚酯基體中易團(tuán)聚的問題，提高了 PHBV/HA復(fù)合材料的力學(xué)性能;本發(fā)明基本上在常溫下進(jìn)行，反應(yīng)條件溫和，制備工藝簡單，制備效率較高，此外，材料表現(xiàn)出了良好的細(xì)胞和組織相容性，特別適用于在組織工程方面的應(yīng)用。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種納米羥基磷灰石接枝聚羥基丁酸戊酸共聚酯的制備方法，包括如下步驟:
(I)PHBV膜在等離子處理器中抽真空至7Pa后通入氨氣至40_80Pa，在60-80W強(qiáng)度下處理120-180秒，然后將處理后的PHBV材料清洗、干燥，即得到氨基化的PHBV(PHBV-NH2);
(2 )配制戊二醛水溶液，然后將PHBV-NH2材料加入到戊二醛水溶液中，在攪拌的條件下反應(yīng)6-8h，反應(yīng)完成后進(jìn)行離心、洗滌、干燥，即得到表面醛基化的PHBV(PHBV-CHO);
(3)將3-氨丙基三乙氧基硅加入到乙醇的水溶液中，充分進(jìn)行水解得到混合溶液，然后將羥基磷灰石加入到混合溶液中，反應(yīng)6h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行離心、洗滌、干燥，得到表面帶有-NH2的羥基磷灰石(HA-NH2)；
(4)將PHBV-CHO溶于二氯甲烷中得到PHBV-CHO溶液，然后將HA-NH2加入到PHBV-CHO溶液中，常溫下攪拌反應(yīng)4-6h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物離心，二氯甲烷洗滌，然后冷凍干燥，得到聚羥基丁酸戊酸共聚酯接枝納米羥基磷灰石(PHBV-g-HA)。
[0006]所述步驟(2)中的PHBV-NH2與戊二醛的摩爾比為1:1_1.5。
[0007]所述步驟(4)中的HA-NH2與PHBV-CHO的摩爾比為1: 1.5-2.5。
[0008]所述步驟(2)中戊二醛水溶液的質(zhì)量濃度為I %。
[0009]所述步驟(3)中乙醇的水溶液中乙醇和水的體積比為9:1。
[0010]所述步驟(3)中羥基磷灰石與3-氨丙基三乙氧基硅的摩爾比為1:1-1: 2。
[0011 ]所述步驟(3)中3-氨丙基三乙氧基硅烷與乙醇水溶液的體積為1:100-1:200。
[0012]本發(fā)明的有益效果:1、本發(fā)明通過在納米羥基磷灰石表面接枝PHBV，改善了PHBV與HA之間的界面相容性，提高了 PHBV/HA復(fù)合材料的生物相容性。2、本發(fā)明有效的解決了納米羥基磷灰石在PHBV基體中易團(tuán)聚的問題，同時本發(fā)明基本上在常溫下進(jìn)行，反應(yīng)條件溫和，制備工藝簡單，制備效率較高，應(yīng)用前景廣闊。3、本發(fā)明所使用的方法較為簡單，且都是在常溫下進(jìn)行，大大縮短了反應(yīng)時間，提高了制備效率，有利于工業(yè)化的生產(chǎn)。4、本發(fā)明后處理簡單，且不會殘留有機(jī)溶劑，材料的生物相容性良好。5、本發(fā)明制備的納米羥基磷灰石接枝聚羥基丁酸戊酸共聚酯材料有效的解決了羥基磷灰石在PHBV基體中易團(tuán)聚的問題，可有效的增加PHBV/HA復(fù)合材料的力學(xué)性能。6、本發(fā)明制備得到的納米羥基磷灰石接枝聚羥基丁酸戊酸共聚酯在組織工程和骨缺損修復(fù)中具有潛在的應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
本實施例的納米羥基磷灰石接枝聚羥基丁酸戊酸共聚酯的制備方法如下:
(I )PHBV膜在等離子處理器中抽真空至7Pa后通入氨氣至40Pa，在60W強(qiáng)度下處理120秒，然后將處理后的PHBV材料清洗、干燥，即得到氨基化的PHBV(PHBV-NH2);
(2)配制1001^1%的戊二醛稀溶液，然后將13冊￥-1€12材料按照摩爾比1:1加入到戊二醛水溶液中，在攪拌的條件下反應(yīng)6h，反應(yīng)完成后進(jìn)行離心、洗滌、干燥，即得到表面醛基化的PHBV(PHBV-CHO)；
(3)將Iml3-氨丙基三乙氧基硅加入到10ml乙醇水的混合溶液中，充分進(jìn)行水解，然后將4.29g羥基磷灰石加入到混合溶液中，反應(yīng)6h，然后將反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行離心、洗滌、干燥，得到表面帶有-NH2的羥基磷灰石(HA-NH2 );
(4)將PHBV-CHO溶于二氯甲烷中，然后將HA-NH2按照摩爾比1:1.5加入到PHBV-CHO溶液中，常溫下攪拌反應(yīng)4h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物離心，二氯甲烷洗滌，然后冷凍干燥，即得到聚羥基丁酸戊酸共聚酯接枝納米羥基磷灰石(PHBV-g-HA)。
[0014]實施例2
本實施例的納米羥基磷灰石接枝聚羥基丁酸戊酸共聚酯的制備方法如下:
(I )PHBV膜在等離子處理器中抽真空至7Pa后通入氨氣至80Pa，在80W強(qiáng)度下處理180秒，然后將處理后的PHBV材料清洗、干燥，即得到氨基化的PHBV(PHBV-NH2);
(2)配制10mL1%的戊二醛稀溶液，然后將PHBV-NH2材料按照摩爾比1: 1.5加入到戊二醛水溶液中，在攪拌的條件下反應(yīng)Sh，反應(yīng)完成后進(jìn)行離心、洗滌、干燥，即得到表面醛基化的PHBV(PHBV-CHO)；
(3)將Iml3-氨丙基三乙氧基硅加入到200ml乙醇水的混合溶液中，充分進(jìn)行水解，然后將4.29g羥基磷灰石加入到混合溶液中，反應(yīng)6h，然后將反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行離心、洗滌、干燥，得到表面帶有-NH2的羥基磷灰石(HA-NH2 );
(4)將PHBV-CHO溶于二氯甲烷中，然后將HA-NH2按照摩爾比1:2.5加入到PHBV-CHO溶液中，常溫下攪拌反應(yīng)6h，將反應(yīng)后的產(chǎn)物離心，二氯甲烷洗滌，然后冷凍干燥，即得到聚羥基丁酸戊酸共聚酯接枝納米羥基磷灰石(PHBV-g-HA)。
[0015]實施例3
本實施例的納米羥基磷灰石接枝聚羥基丁酸戊酸共聚酯的制備方法如下: