[发明专利]一种明胶/羟基磷灰石复合涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物涂层材料技术领域，具体涉及一种用于骨组织工程支架表面的明胶/羟基磷灰石复合涂层的制备方法。

背景技术

随着组织工程的发展，越来越多的生物材料被应用于组织工程领域来修复病损的组织，实现组织再生的功能。目前的组织工程用材料主要为天然高分子材料、合成高分子材料及生物活性陶瓷。其中骨组织工程支架材料是生物材料领域的研究热点之一。作为骨组织修复重建的组织工程载体材料，要求其具有良好的生物相容性，可控的生物降解性，适当的三维连通气孔立体结构，一定的机械强度和良好的细胞亲和性。

以聚L-乳酸为主要成分的支架材料，是目前广泛研究的支架材料，已经实现在兔子体内植入，但是考虑到高分子材料与骨组织的亲和性相对较差，因此本发明通过涂层的方式来改善其亲和性，以满足临床医学的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的人工合成骨支架材料存在亲和性差的缺点，提供一种用于骨组织工程支架表面的明胶/羟基磷灰石复合涂层的制备方法，实现对骨支架材料的改性。

自然骨组织主要包括以羟基磷灰石（hydroxyapatite）为主要成分的无机相和以胶原（collagen）为主的有机相。羟基磷灰石与骨组织无机成分非常相似，因而具有优良的生物活性、生物相容性和骨传导性，但无机的羟基磷灰石生物材料的力学性能较差，难以替换承力部位的骨缺损，同时仅具有骨传导性的羟基磷灰石植入骨缺损部位后新骨长入的深度和数量有限，难以修复大体积或病理状态的骨缺损，即骨诱导性比较差。

明胶(gelatin)是皮肤、骨骼、软骨以及韧带的胶原部分水解的产物，也是一种蛋白质，具有与胶原相同的氨基酸，表现出良好的生物相容性、弱抗原性，同时还具有与细胞较好的粘附作用和骨诱导性，但是它吸收太快而且机械性能较差。将两者进行复合，即合成复合涂层，可以提高生物相容性、机械性质以及骨诱导性。

因此，对骨支架材料表面进行复合涂层（surface coating）处理，从而改善骨支架材料的亲和性。利用各种成分复合，构建具有优良性能的生物医用材料，将与自然骨组织非常相似的明胶和羟基磷灰石同时引入材料表面，使其兼备原材料和涂层材料的优势。

本发明在合成涂层溶液的时候选用了原位合成的方法，提高了羟基磷灰石的纯度，而且颗粒尺寸比较小，有利于羟基磷灰石在明胶上的沉积，并且防止脱落，提高了力学性能；在对聚L-乳酸/β-磷酸三钙骨支架薄片改性的时候，先进行氨基化，后进行醛化，使其能更好地进行涂层。

本发明提供的用于骨组织工程支架表面的明胶/羟基磷灰石复合涂层的制备方法，具体步骤如下：

第一步，配制明胶溶液：在45~55℃的温度下，将明胶溶解于去离子水中，配制成质量浓度为1%~10%的明胶溶液；

第二步，明胶/羟基磷灰石原位合成：选取两种易溶盐：钙盐和磷酸盐作为原料，先将钙盐溶液加入搅拌的上述明胶溶液中，完毕后，再用分液漏斗将磷酸盐溶液缓慢滴加到明胶/钙盐溶液中，所述钙盐和磷酸盐的摩尔比为（4~5）：3，合成过程中维持反应液pH在8-10之间，反应温度控制在45~55℃，滴加完毕；原位合成过程中，进行搅拌，陈化；

第三步，基体材料表面改性：首先对基体材料薄片进行氨基化处理，将清洗过的基体材料薄片浸泡在二铵/异丙醇溶液中，温度保持在45~55℃；其次进行醛基化处理，将氨基化处理过得基体材料薄片于室温下浸泡在戊二醛/水溶液中，清洗、干燥，得到改性过的基体材料薄片；

第四步，化学接枝涂层：将改性过的基体材料薄片浸泡在步骤二制备的明胶/羟基磷灰石溶液中12~24h，清洗，干燥，得到所述的明胶/羟基磷灰石复合涂层。

步骤一中，所述的明胶的数均分子量约为10000~100000。

步骤二中，所述的原位合成法，能够使羟基磷灰石的颗粒更精细，有利于其更好地与明胶结合，增加明胶/羟基磷灰石复合涂层的力学性能，防止羟基磷灰石从明胶上脱落。

步骤二中，所述的钙盐选自氯化钙、硝酸钙中的一种，或其中几种的混合物。

步骤二中，所述的磷酸盐选自磷酸二氢钠、磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、磷酸铵中的一种，或其中几种的混合物。

步骤二中，所述的明胶/羟基磷灰石原位合成的搅拌时间为1~10h。

步骤二中，明胶/羟基磷灰石原位合成的陈化时间为1~24h。

步骤三中，所述的二胺选自N-（2-乙胺基）-1,3-丙二胺、1,6-己二胺中的一种。