專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聚己內(nèi)酯/β-磷酸三鈣多孔復(fù)合材料的制備方法
一種聚己內(nèi)酯/β -磷酸三鈣多孔復(fù)合材料的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
一種聚己內(nèi)酯/β-磷酸三鈣多孔復(fù)合材料的制備方法，涉及一種在室溫條件 下，利用溶膠-凝膠技術(shù)原位制備聚己內(nèi)酯/β-磷酸三鈣多孔復(fù)合材料的方法，屬于醫(yī) 用材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚己內(nèi)酯(PCL)是一種被美國(guó)食品及藥物管理局批準(zhǔn)的可生物降解的聚酯材 料，具有良好的生物活性，這些年來(lái)一直受到人們的廣泛關(guān)注，但是由于其親水性較 差，不易被人體吸收，在體內(nèi)完全降解需要兩年之久，從而限制了其應(yīng)用范圍。磷 酸三鈣(β-TCP)具有良好的生物相容性和體內(nèi)可降解性，能夠誘發(fā)新骨的生長(zhǎng)，并隨之 被新骨組織所代替，從而轉(zhuǎn)化為宿主新生骨組織的一部分，現(xiàn)已被國(guó)內(nèi)外諸多研究證實(shí) 為一種很好的骨移植替代材料，但是由于其本身脆性較大，因此常通過(guò)與高聚物的復(fù)合 來(lái)改善其機(jī)械性能。目前，聚己內(nèi)酯/β-磷酸三鈣(PCL/i3-TCP)多孔復(fù)合材料作為 一種生物醫(yī)學(xué)工程材料，可被用來(lái)進(jìn)行骨組織的增殖和修復(fù)。其制備方法主要有，1)共 混法是將預(yù)先制備的磷酸鈣粉體與PCL熔液共混；2、表面澆鑄法是將制備好的 β-TCP支架浸漬到PCL溶液中，使PCL在其表面附著，待烘干后形成PCL/β-TCP多 孔復(fù)合材料。但是，在用以上方法制得的PCL/β-TCP多孔復(fù)合材料中，β-TCP必須 通過(guò)高溫煅燒才能形成，因此其生物活性受到了很大的影響，同時(shí)，在PCL/i3-TCP復(fù) 合材料中β-TCP與PCL組分間存在明顯的相分離現(xiàn)象，使得復(fù)合材料中兩組分各自的材 質(zhì)特性依然突顯，從而限制了該復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種不需要高溫煅燒就能得到的PCL/β -TCP多孔復(fù)合材 料的制備方法，用本發(fā)明得到的PCL/β-TCP多孔復(fù)合材料，其孔徑為5-40μιη，接近 人體骨骼表面的孔徑尺寸，具有材質(zhì)均勻性高和PCL的結(jié)晶度低的特性，從而提高了 PCL/β-TCP復(fù)合材料在體內(nèi)的生物親和性和體內(nèi)可降解性。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用溶膠-凝膠法，在室溫條件下，原位制備得到 了 PCL/β-TCP多孔復(fù)合材料，其中β-TCP納米晶無(wú)需經(jīng)過(guò)高溫煅燒預(yù)先制備，而是在 與PCL進(jìn)行原位復(fù)合時(shí)于常溫條件下形成，因此提高了 β-TCP晶粒表面的化學(xué)活性， 同時(shí)PCL在凝膠過(guò)程中形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降低了磷酸氫鈣向β -TCP轉(zhuǎn)化過(guò)程中的濃度梯 度，減小了 β-TCP晶粒的生長(zhǎng)速率，得到了具有高比表面性能的β-TCP納米晶，使得 β -TCP納米晶與PCL分子的弱氫鍵作用增強(qiáng)并降低了 PCL的結(jié)晶度。因此，β "TCP 在PCL中的分散性增加，從而解決了 PCL/β -TCP復(fù)合材料的相分離問(wèn)題并改善了 PCL 的生物降解特性。所得PCL/β-TCP多孔復(fù)合材料孔徑為5-40 μ m，接近人體骨骼表面 的孔徑尺寸，可用于臨床醫(yī)學(xué)作為治療骨疾病的藥物控釋載體。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明提供的制備PCL/β -TCP多孔復(fù)合材料所需要的原料包括醋酸鈣(分析 純)、濃磷酸(85%，分析純)、聚己內(nèi)酯(分子量為5萬(wàn))、四氫呋喃(分析純)以及甲 醇(99%，分析純)，均為市售。
第一步，溶膠的制備
在室溫條件下，將l_5ml濃磷酸和5_30g醋酸鈣，依次分散在200ml甲醇中，攪 拌8-24h，形成溶膠。
第二步，復(fù)合物凝膠的制備
先將10ml-300ml甲醇加入第一步得到的溶膠中，攪拌，進(jìn)行溶劑替換，然后用 10ml-50ml的四氫呋喃將3- 聚己內(nèi)酯溶解后加入經(jīng)溶劑替換后的溶膠中，并繼續(xù)攪拌 20-60分鐘，得到復(fù)合物凝膠。
第三步，凝膠的陳化及干燥處理
將所得復(fù)合物凝膠置于甲醇中浸泡2-5天陳化，取出陳化的復(fù)合物凝膠，在液 氮中對(duì)陳化的凝膠進(jìn)行冷凍，然后經(jīng)真空干燥得到孔徑為5-40 μ m的聚己內(nèi)酯/ β -磷酸 三鈣多孔復(fù)合材料。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1，由于本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了 PCL與β-TCP在常溫條件下的原位復(fù)合，不需要高溫煅 燒，因此提高了 β-TCP在PCL中的分散均勻性，消除了復(fù)合材料中無(wú)機(jī)相(β-TCP)與 有機(jī)相(PCL)之間的相分離現(xiàn)象，使該復(fù)合材料的載藥能力大大提高。
2，本發(fā)明增強(qiáng)了復(fù)合材料中無(wú)機(jī)相與有機(jī)相之間的相互作用，既減小了 β-TCP的晶粒尺寸又降低了 PCL的結(jié)晶度，將二者優(yōu)良的生物特性集于一身，同時(shí)又降 低了各自材料固有缺點(diǎn)所產(chǎn)生的影響，作為治療骨疾病的藥物控釋載體效果更好。
3，本發(fā)明得到的PCL/β-TCP多孔復(fù)合材料，其孔徑為5-40 μ m，接近人體骨 骼表面的孔徑尺寸，該復(fù)合材料在體內(nèi)的生物親和性和體內(nèi)可降解性比現(xiàn)有的復(fù)合材料 高，因此，非常適合人體骨細(xì)胞的生長(zhǎng)，可作為一種理想的人體骨組織工程材料。


圖1為本發(fā)明的PCL/ β "TCP多孔復(fù)合材料的SEM照片。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
量取2ml濃磷酸和200ml甲醇，稱(chēng)取8.0g醋酸鈣，邊攪拌邊將濃磷酸和醋酸鈣 依次加入甲醇中，使?jié)饬姿岷痛姿徕}分散在甲醇中，繼續(xù)攪拌12h，得到溶膠。
量取IOOml甲醇，將其加入第一步得到的溶膠中，攪拌，進(jìn)行溶劑替換，再用 30ml四氫呋喃溶解3gPCL并加入到上述溶膠中，繼續(xù)攪拌30分鐘，得到復(fù)合物凝膠。
將所得復(fù)合物凝膠置于甲醇中浸泡5天陳化，然后取出放在液氮中對(duì)陳化的凝 膠進(jìn)行冷凍，然后經(jīng)真空干燥得到了 PCL/ β -TCP多孔復(fù)合材料。
將實(shí)例1制備得到的PCL/ β -TCP多孔復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)，得到SEM照片，請(qǐng) 參見(jiàn)圖1，從圖1可證明，復(fù)合材料材質(zhì)均勻，沒(méi)有明顯的相分離現(xiàn)象出現(xiàn)，這是因?yàn)?β-TCP納米晶能夠與PCL分子形成弱氫鍵作用，從而提高了 β-TCP在PCL中的分散性，解決了 PCL/β-TCP多孔復(fù)合材料的相分離問(wèn)題，而且所得復(fù)合材料具有和人體骨 骼表面相近的孔徑結(jié)構(gòu)，非常適合人體骨細(xì)胞的生長(zhǎng)，可作為一種理想的人體骨組織工 程材料。
實(shí)施例2
量取5ml濃磷酸，稱(chēng)取20g醋酸鈣，分別將它們分散在200ml甲醇中，攪拌Sh， 得到溶膠；上述溶膠中加入200ml甲醇，攪拌，進(jìn)行溶劑替換，再用50ml的四氫呋喃溶 解5gPCL并加入到上述溶膠中繼續(xù)攪拌60分鐘，得到復(fù)合物凝膠；將所得復(fù)合物凝膠置 于甲醇中浸泡2天陳化，再對(duì)陳化的凝膠在液氮中對(duì)陳化的凝膠進(jìn)行冷凍，然后經(jīng)真空 干燥得到了多孔PCL/ β -TCP復(fù)合材料。
實(shí)例2制備得到的PCL/ β -TCP多孔復(fù)合材料的SEM照片與實(shí)施例1相同，證 明復(fù)合材料材質(zhì)均勻沒(méi)有明顯的相分離現(xiàn)象出現(xiàn)，這是因?yàn)棣?TCP納米晶能夠與PCL分 子形成弱氫鍵作用，從而提高了 β-TCP在PCL中的分散性，解決了 PCL/β-TCP多孔 復(fù)合材料的相分離問(wèn)題，而且所得復(fù)合材料具有和人體骨骼表面相近的孔徑結(jié)構(gòu)，非常 適合人體骨細(xì)胞的生長(zhǎng)可作為一種理想的人體骨組織工程材料。
實(shí)施例3
量取3ml濃磷酸，稱(chēng)取12g醋酸鈣，分別將它們分散在200ml甲醇中，攪拌 12h，得到溶膠；使用250ml甲醇替換上述溶膠，再用20ml的四氫呋喃溶解5gPCL并加 入到上述溶膠中，繼續(xù)攪拌30分鐘，得到復(fù)合物凝膠；將所得復(fù)合物凝膠置于甲醇中浸 泡4天陳化，在液氮中對(duì)陳化的凝膠進(jìn)行冷凍，然后經(jīng)真空干燥得到了多孔PCL/β-TCP 復(fù)合材料。
實(shí)例3制備得到的PCL/ β -TCP多孔復(fù)合材料的SEM照片與實(shí)施例1相同，證 明復(fù)合材料材質(zhì)均勻沒(méi)有明顯的相分離現(xiàn)象出現(xiàn)，這是因?yàn)棣?TCP納米晶能夠與PCL分 子形成弱氫鍵作用，從而提高了 β-TCP在PCL體系中的分散性，解決了 PCL/i3-TCP多 孔復(fù)合材料的相分離問(wèn)題，而且所得復(fù)合材料具有和人體骨骼表面相近的孔徑結(jié)構(gòu)，非 常適合人體骨細(xì)胞的生長(zhǎng)可作為一種理想的人體骨組織工程材料。
實(shí)施例4
量取4ml濃磷酸，稱(chēng)取1 醋酸鈣，分別將它們分散在200ml甲醇中，攪拌 18h，得到溶膠；使用150ml甲醇替換上述溶膠，再用IOml的四氫呋喃溶解4gPCL并加 入到上述溶膠，中繼續(xù)攪拌60分鐘，得到復(fù)合物凝膠；將所得復(fù)合物凝膠置于甲醇中浸 泡3天陳化，在液氮中對(duì)陳化的凝膠進(jìn)行冷凍，然后經(jīng)真空干燥得到了多孔PCL/β-TCP 復(fù)合材料。
實(shí)例4制備得到的PCL/ β -TCP多孔復(fù)合材料的SEM照片與實(shí)施例1相同，證 明復(fù)合材料材質(zhì)均勻沒(méi)有明顯的相分離現(xiàn)象出現(xiàn)，這是因?yàn)棣?TCP納米晶能夠與PCL分 子形成弱氫鍵作用，從而提高了 β-TCP在PCL體系中的分散性，解決了 PCL/i3-TCP多 孔復(fù)合材料的相分離問(wèn)題，且復(fù)合材料具有和人體骨骼表面相近的孔徑結(jié)構(gòu)，非常適合 人體骨細(xì)胞的生長(zhǎng)可作為一種理想的人體骨組織工程材料。
權(quán)利要求
1. 一種聚己內(nèi)酯/ β -磷酸三鈣多孔復(fù)合材料的制備方法，其特征是 第一步，溶膠的制備在室溫條件下，將l-5ml濃磷酸和5-30g醋酸鈣，依次分散在200ml甲醇中，攪拌 8-24小時(shí)，形成溶膠；第二步，復(fù)合物凝膠的制備先將10ml-300ml甲醇加入第一步得到的溶膠中，攪拌，進(jìn)行溶劑替換，然后用 10ml-50ml的四氫呋喃將3_5g聚己內(nèi)酯溶解后加入經(jīng)溶劑替換后的溶膠中，并繼續(xù)攪拌 20-60分鐘，得到復(fù)合物凝膠；第三步，凝膠的陳化及干燥處理將所得復(fù)合物凝膠置于甲醇中浸泡2-5天陳化，取出陳化的凝膠，在液氮中對(duì)陳化 的凝膠進(jìn)行冷凍，然后經(jīng)真空干燥得到孔徑為5-40 μ m的聚己內(nèi)酯/ β -磷酸三鈣多孔復(fù) 合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚己內(nèi)酯/β-磷酸三鈣多孔復(fù)合材料的制備方法，用溶膠-凝膠法，在室溫下，將1-5ml濃磷酸和5-30g醋酸鈣，依次分散在200ml甲醇中，形成溶膠，再用甲醇對(duì)上述溶膠進(jìn)行溶劑替換，接著再用10ml-50ml的四氫呋喃溶解3-5g聚己內(nèi)酯后加入到上述溶膠中，繼續(xù)攪拌20-60分鐘，得到復(fù)合物凝膠，將所得復(fù)合物凝膠置于甲醇中浸泡2-5天陳化，取出后再進(jìn)行冷凍干燥，得到聚己內(nèi)酯/β-磷酸三鈣多孔復(fù)合材料。本發(fā)明不需要高溫煅燒，得到的聚己內(nèi)酯/β-磷酸三鈣多孔復(fù)合材料的孔徑為5-40μm，接近人體骨骼表面的孔徑尺寸，材質(zhì)結(jié)構(gòu)均勻，在體內(nèi)的生物親和性和體內(nèi)可降解特性高，可作為一種理想的人體骨組織工程材料，被用來(lái)進(jìn)行骨組織的增殖和修復(fù)。
文檔編號(hào)C08L67/04GK102020835SQ201010584880
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者吉濤, 夏炳忠, 徐子頡, 王芬芬, 逯愛(ài)慧, 馬超 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)