[发明专利]纤维状纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料及制备方法，尤其是一种纤维状纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料及其制备方法。

背景技术

羟基磷灰石是一种生物活性陶瓷，是人体骨骼中主要的无机成分，具有良好的生物相容性、生物活性和骨传导性，且能诱导周围骨组织的生长并与宿主骨形成牢固的化学键合。壳聚糖是一种天然的可降解生物多糖，其降解产物为弱碱性的氨基葡萄糖，对人体及组织无毒、无害、无刺激、生物相容性好，具有天然的药物活性、抗肿瘤活性和抗炎等作用；但缺乏骨键合生物活性，单独使用力学性能也不够理想。将羟基磷灰石与壳聚糖基体复合可以提高材料的骨结合能力、促进骨缺损修复，为此，人们作了一些尝试和努力，如在浙江大学2005年的博士学位论文《壳聚糖/羟基磷灰石仿生骨材料的研究》一文中公开了一种原位杂化法制备壳聚糖/羟基磷灰石纳米仿生骨材料。该方法制备了一种以壳聚糖为基体、羟基磷灰石为填料的层状棒材，它是由含水量约为95～97％的凝胶棒在干燥失水过程中体积收缩而形成的自增强棒材，棒材中的羟基磷灰石为纳米颗粒，其长度约100nm、宽度为20～50nm。但是，这种仿生骨材料存在着不足之处，首先，当棒材中的羟基磷灰石的含量为10％时，其抗压强度为最高，约为48MPa，显然，棒材的力学强度不能满足人体承重骨修复方面的要求；其次，10％的羟基磷灰石含量比人体骨质中60～65％的羟基磷灰石含量低了很多，不能为骨生长提够充足的钙和磷来源。虽也有采用其粒径为与人体自身骨组织更接近的(5～30)×(20～95)nm形式的羟基磷灰石晶体，来试图使制成品具有更好的生物学性能和生物相容性的，如在2004年11月10日公开的中国发明专利申请公开说明书CN 1544099A中披露的一种“纳米羟基磷灰石/聚酰胺系列生物医用复合材料的制备方法”。然而，其制成品的抗压强度和纳米羟基磷灰石的含量仍不尽人意，分别仅为87.5～110.6MPa和28.07～37.51％。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，提供一种抗压强度高、纳米羟基磷灰石的含量适宜的纤维状纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种纤维状纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：纤维状纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料由壳聚糖中化学键合羟基磷灰石构成，特别是，

所述壳聚糖与所述羟基磷灰石之间的比例为25～40wt％∶60～75wt％；

所述羟基磷灰石为纤维状，所述纤维的长度为20～80nm、直径为1～3nm，两者间的长径比为7～80。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：纤维状纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料的制备方法采用原位杂化法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将壳聚糖溶于浓度为0.5～1.5wt％的醋酸水溶液中，得到浓度为0.5～2wt％的壳聚糖溶液，再将其与浓度为2～9wt％的磷酸水溶液按照壳聚糖和磷酸的重量比为0.25～0.4∶0.353～0.44的比例混合均匀，得到混合液，接着，将混合液滴加至搅拌下、浓度为1～3wt％的氢氧化钙悬浊液中，其中，混合液中的壳聚糖与氢氧化钙的重量比为0.25～0.4∶0.444～0.555，滴加完后继续搅拌2～3h，然后静置陈化6～24h，得到羟基磷灰石/壳聚糖前驱液；

步骤2，先将壳聚糖溶于浓度为0.5～1.5wt％的醋酸水溶液中，得到浓度为1～3wt％的壳聚糖溶液，再将其涂敷于透析袋上，晾干后得到表面覆有壳聚糖半透膜的透析袋；

步骤3，先将羟基磷灰石/壳聚糖前驱液置于表面覆有壳聚糖半透膜的透析袋中或置于透析袋中，再将内置羟基磷灰石/壳聚糖前驱液的表面覆有壳聚糖半透膜的透析袋或内置羟基磷灰石/壳聚糖前驱液的透析袋置于浓度为1～2.9wt％的氢氧化钠水溶液中浸泡8～24h，得到纤维状羟基磷灰石/壳聚糖复合浆料；

步骤4，先对纤维状羟基磷灰石/壳聚糖复合浆料加水洗涤或用水透析漂洗、过滤至中性后干燥，再将其置于温度为90～120℃、压力为100～200MPa下成形，制得纤维状纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料。

作为纤维状纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料的制备方法的进一步改进，所述的继续搅拌为剧烈搅拌；所述的涂敷为旋涂，或喷涂，或浸渍；所述的晾干为自然晾干；所述的干燥为将其置于40～80℃下干燥。