[发明专利]一种羧基化纳米晶体纤维素增强磷酸钙支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸钙支架，尤其涉及一种羧基化纳米晶体纤维素增强磷酸钙支架的制备，属于复合材料领域。

背景技术

磷酸钙支架(Calcium phosphate scaffold，CaP-S)是指由磷酸钙类材料(磷酸氢钙、磷酸四钙粉末、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、羟基磷灰石等)制备的骨组织工程支架，具有良好的生物相容性和可生物降解性，已被用于临床骨修复材料。但CaP-S属于无机非金属材料，呈脆性，机械强度较低，如抗压强度仅与松质骨相当，限制了其临床应用。因此，有必要提高CaP-S的机械强度，满足临床对骨缺损填充材料机械强度的要求。

近年来已有大量关于提高CaP-S机械强度的研究报道。除了改变制备CaP-S的配方、降低起始原料的颗粒尺寸和CaP-S中孔隙率等方法外，添加增强剂是改善CaP-S机械强度最常用的方法之一。Xu等将不同比例的碳化硅和氮化硅晶须加入磷酸钙骨水泥(Calcium phosphate cement，CPC)，结果表明晶须的加入同时提高了CPC的抗压强度、弹性模量和刚度(Xu H H K.Whisker-reinforced bioactive composites containing calcium phosphate cement filber:effects of filler ratio and surface treatments on mechanical properties.J Biomed Mater Res A.2001,57(2):165-174)。但这些增强剂缺乏优良的生物相容性，在人体内不会降解，植入后会残留在机体，会对人产生不利的影响，若通过再次手术取出，则增加了患者的感染几率、二次手术痛苦和经济负担。CN201410137741.4公开了一种电纺纤维增强磷酸钙骨水泥复合材料及其应用，提高了CPC的初期抗压强度，后期电纺纤维发生降解，增大了CPC的孔隙率，有利于组织的生长，但纤维的制备过程较复杂，且很难获得单分散的纤维，团聚的纤维在CPC中容易造成应力集中。通过现有的制备方法制备的增强CaP-S的抗压强度一般在40MPa以下，且不能够兼容机械强度、生物相容性和可生物降解性等支架需要的特性。因此，寻找一种新的增强效果好、能在体内降解且生物相容性好的增强剂成为增强CaP-S的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种羧基化纳米晶体纤维素增强磷酸钙支架的制备方法。该方法制备的增强磷酸钙支架中增强相(羧基化纳米晶体纤维素)分散性好，增强相与基体相(磷酸钙支架)间的结合强度高，因此最终得到的羧基化纳米晶体纤维素增强磷酸钙支架具有较高的抗压强度。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种羧基化纳米晶体纤维素增强磷酸钙支架的制备方法，其步骤是：

A、纳米晶体纤维素羧基化改性

A1、将纳米晶体纤维素加入去离子水中，配制得到浓度为0.5～5wt.％的纳米晶体纤维素悬浮液；

A2、在100份重的纳米晶体纤维素悬浮液中加入0.1～10份重的NaBr和0.01～0.5份重的2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物，搅拌溶解后，加入10～60份重的浓度为5～14wt.％的NaClO溶液并不断搅拌，搅拌过程中调节溶液的pH值，使pH值稳定在9.0～11.5；再加入10～50份重的无水乙醇，得到分散液；

A3、将A2步的分散液的pH值调节至2.5～3.0，静置24～36h；离心、洗涤并使用透析袋滤除分子量小于1000的小分子物质，得到羧基化纳米晶体纤维素悬浮液。

B、复合粉体的制备

B1、在A3步得到的羧基化纳米晶体纤维素悬浮液中加入可溶性的钙盐，定容使悬浮液中Ca²⁺浓度为0.1～1.0mol/L，充分搅拌10～60min，得到含Ca²⁺的分散液；

B2、将0.1～1.0mol/L的可溶性磷酸盐溶液滴加到B1步的含Ca²⁺的分散液中，并不断搅拌，同时调节溶液的pH值，使pH值稳定在8.0～11.0，直至滴定结束，分散液中Ca与P的摩尔比为1.67：1；

B3、将B2步的分散液继续搅拌1～4h，再静置陈化24～72h，然后进行洗涤、抽滤、干燥，即得到羧基化纳米晶体纤维素羟基磷灰石复合粉体；

C、支架的制备