[发明专利]微、纳米磷酸钙/儿茶酚基聚合物骨修复支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用材料，尤其涉及一种微、纳米磷酸钙/儿茶酚基聚合物骨修复支架的制备方法

背景技术

骨缺损修复材料是临床上需求量最大的生物材料之一（Al-Aql Z S,et al.Molecular mechanisms controlling bone formation during fracture healing and distraction osteogenesis.J Dent Res,2008;87(2):107-118），而骨支架材料则是较为适宜的骨修复和替换材料。理想的骨支架材料需要具备以下性能：（1）较好的生物相容性、生物活性和骨传导性；（2）可降解性；（3）与骨相类似的力学性能，即力学相容性；（4）适宜的孔隙率；（5）易加工塑形等（Wagoner Johnson A J,et al.A review of the mechanical behavior of CaP and CaP/polymer composites for applications in bone replacement and repair.Acta Biomater,2011;7(1):16-30）。

磷酸钙基生物材料（磷酸钙基生物陶瓷和磷酸钙骨水泥）与自然骨中的无机成分类似且降解产物是人体所需的Ca²⁺和离子，因此具有良好的生物相容性和生物活性，已被广泛应用于骨科和牙科等领域（Bose s,et al.Calcium phosphate ceramic system in growth factor and drug delivery for bone tissue engineering:A review.Acta Biomater,2012;8(4):1401-1421）。磷酸钙基生物陶瓷和磷酸钙骨水泥通常由微米级或纳米级的磷酸钙组装制成，由于微米级或纳米级的磷酸钙颗粒之间的结合能力较弱，制备出的生物材料支架往往表现出脆性大和强度低的不足。而理想的骨支架材料应具有适宜的孔隙率以利于细胞及骨组织的长入，较高的孔隙率又进一步降低了支架材料的力学性能。

现有提高磷酸钙骨水泥支架力学性能的方法主要是在磷酸钙颗粒的粉末中添加抗拉、抗弯的纤维或高强度的碳纳米管，然后再模压成型；从而提高支架的韧性或强度。但是，由于是在固体状态下进行混合，纤维和碳纳米管很难分布均匀，导致材料的力学性能提高有限。并且由于纤维或碳纳米管本身没有粘性，只能通过模压或浇注方式形成支架，而无法采用3D打印方式成型，无法制成带内腔或精细的特殊形状、结构的支架。

发明内容

本发明的目的是提供一种微、纳米磷酸钙/儿茶酚基聚合物骨修复支架的制备方法，该方法制得的骨修复材料支架具有良好生物活性、骨传导性、降解能力和生物相容性，同时，其力学性能好。既可通过模压、浇注也可通过3D打印方法成型，能够制成任何形状和结构的骨修复材料支架。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种微、纳米磷酸钙/儿茶酚基聚合物骨修复支架的制备方法，其步骤是：

A、将100份重的磷酸钙、1～40份重的造孔剂和0.1～45份重的儿茶酚基聚合物混合，再加三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液得浆状混合物；其中，磷酸钙为微米磷酸钙和/或纳米磷酸钙；儿茶酚基聚合物为聚多巴胺或多巴胺接枝共聚物；

B、迅即将A步的浆状混合物以模压、浇注或3D打印的方式成型，成型后置于35-40℃水浴锅中固化20-30h，即得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、儿茶酚基聚合物（聚多巴胺或多巴胺接枝共聚物）本身的力学性能好，在液态环境下与磷酸钙混合，分布均匀，起到良好的支撑作用，有利于提高复合支架的力学性能。同时儿茶酚基聚合物中含有大量的儿茶酚官能团，可以与磷酸钙材料形成共价或非共价结合，从而对磷酸钙材料具有超强的粘附性能，在其粘附作用下，磷酸钙材料在成型过程中牢固结合，提高了支架的力学性能。并且儿茶酚官能团在碱性条件下可失去H⁺而带负电性，形成苯氧负离子，对磷酸钙中的Ca²⁺也具有较强的亲和力，有利于钙离子富集，从而形成结合紧密的羟基磷灰石，也进一步提高了支架的力学性能。从而保证本发明的复合支架在高孔隙的情况下仍具有良好的力学性能。儿茶酚基聚合物的粘附性能在潮湿环境中仍能保持，从而在植入体内的潮湿环境下，支架材料不会发生溃散，避免了游离的磷酸钙颗粒对周围组织的不良影响。

实验表明，本发明的复合材料骨修复支架的抗压强度为磷酸钙骨修复支架的2倍。