[发明专利]无定形磷酸钙/聚乳酸静电纺丝支架的制备

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料领域。更具体地说，本发明涉及一种人工骨修复支架材料的制备方法。

背景技术

骨缺损修复材料是临床需求量最大的生物医用材料之一，骨缺损患者每年可达到数百万人之多，并且有日益增多的趋势，骨修复材料市场巨大，寻找更好的骨组织修复材料已成为生物医用材料研究的前沿和热点问题。尽管骨组织本身有较强的自我修复能力，但其能力非常有限且只能在缺损较小的情况下进行，对于无法自我修复的缺损通常采用异体或者自体的骨移植，但是，自体或异体骨移植会给患者带来二次损伤、且供体的来源十分有限。因此，研发出能够对骨组织进行修复和功能重建的人工骨修复材料具有重要的临床意义。

天然骨的组分主要包括水和羟基磷灰石类的磷酸钙类矿物以及以胶原纤维为主的有机基质。纳米磷酸钙矿物的成核、生长、晶型的有序排列等都受到有机基质模板的调控。近些年来国内外研究人工骨修复材料的一个重要方向是通过模仿天然骨的成分、结构特性以及骨的矿化机制，对材料的组成和结构进行设计，这种人工合成的新型仿生材料已成为生物医用材料发展的主要趋势之一。

静电纺丝法是制备聚合物纳米纤维常用的方法之一，静电纺丝纳米纤维的多孔结构与细胞外基质类似，因此，静电纺丝法制备的纳米材料广泛应用于药物载体和组织工程支架。通过在纳米纤维中加入多功能分子等提高纳米纤维的细胞黏附性，具有生物活性的无机成分加入到纳米聚合物中可以制备出多功能的生物材料。本发明中，通过静电纺丝方法在聚乳酸纳米纤维中加入无定形磷酸钙陶瓷提高材料的生物活性，复合纳米纤维材料为骨组织修复提供促进成骨细胞增值和分化的Ca²⁺和PO₄^3-，聚乳酸能够充当骨缺损的支架材料，随着新骨的形成无定形磷酸钙通过再沉淀转化为骨组织的基本成分羟基磷灰石，聚乳酸在体内降解成CO₂和H₂O，通过循环排出体外，无定形磷酸钙的加入同时缓解聚乳酸降解产生的酸引起的炎症反应。这一发明为骨组织工程的进一步发展提供新的思路，具有重要的理论和现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于将无定形磷酸钙引入聚乳酸纤维中，将无定形磷酸钙和聚乳酸纤维相结合，制备出一种多功能性的复合骨修复材料。

本发明提供了一种无定形磷酸钙/聚乳酸静电纺丝支架的制备方法，包括下列步骤：

(1)采用化学湿法将含钙离子的溶液倒入含磷酸根离子的溶液中，并保持反应过程中的pH值为7.4不变，制备出无定形磷酸钙，并通过离心、冷冻干燥得到无定形磷酸钙粉末以待备用；

(2)称取一定量的聚乳酸溶解在混合溶剂体系中；

(3)称取适量的无定形磷酸钙粉末，倒入聚乳酸溶液中，超声30min使粉末分散更均匀；

(4)将分散均匀的溶液倒入注射器中，设置好静电纺丝参数，打开直流高压电源，在锡箔纸上可接收得到纺丝薄膜；

上述方法中所述含钙离子的溶液为Ca(NO₃)₂·4H₂O溶液，磷酸根离子的溶液为(NH₄)₂HPO₄溶液。

上述方法中所述混合溶剂为二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺以体积比7:3的比例配置的溶剂体系，并且所配置的溶液中Ca/P的摩尔比为1.67。

上述方法中所述电纺参数为静电纺丝电压20kV，接收距离12cm，注射泵的推进速率0.4mL/h。

本发明与现有技术相比，其主要优点为：

(1)无定形磷酸根在水溶液中能够通过转化再沉淀形成羟基磷灰石，同时释放的Ca²⁺和PO₄^3-能够在新骨形成过程中又被重新利用，促进成骨细胞分化，促进更多新骨的形成和骨整合。

(2)本发明得到的是一种新颖的复合纤维材料，聚乳酸在体内降解成CO₂和H₂O，通过循环排出体外，无定形磷酸钙的加入同时缓解了聚乳酸降解产物呈酸性易引起组织炎症反应的缺点。

(3)本发明制备的复合材料既具有很好的生物相容性和降解性，更具有与人体骨组织相匹配的力学特性，有很广阔的应用空间。

(4)样品的制备方法简单，操作过程可实时监测。

附图说明

附图为静电纺丝装置的示意图。

具体实施方式