一种具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架的制备方法技术

本发明专利技术属于生物材料领域，主要用于骨组织损伤的修复，具体涉及了一种具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架的制备方法。本发明专利技术通过聚己内酯、聚四氢呋喃、无定型磷酸钙/柠檬酸钙复合粉为原料制备了一种骨支架材料。制备得到的聚氨酯具有良好的弹性和成型加工性。同时，还有很好的抗凝血性，有助于血液的流动和细胞的生长。复合粉能改善材料的力学性能和生物降解性，无定型磷酸钙能转化为羟基磷灰石，有利于骨缺损的修复和重建。此外复合粉的加入可以抑制聚己内酯降解导致的pH值下降。骨支架材料还具有优异的形状记忆效应，其形状回复率都可达95％以上。本发明专利技术为生物材料领域提供一种可行有效的新型具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架的制备方法
本专利技术涉及一种具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架的制备方法，属于骨损伤修复生物医用材料领域。
技术介绍
近年来，随着医疗技术的不断发展，人们对用于生物医学材料的兴趣也不断上升。在我们的生活中，由于创伤、肿瘤、先天性畸形、退化、衰老或骨病引起的骨缺损影响正常工作学习的现象也屡见不鲜。骨移植是治疗骨缺损的主要方法，传统的移植材料是自体骨，具有骨生成能力强、容易愈合的特点，但因其来源有限、二次伤害、感染增加机会等原因限制了其应用。虽然也可通过异体骨的移植进行骨修复，但由于异体骨的移植可能会引起排斥反应，另故寻找新的骨修复材料引起了广泛关注。理想的骨修复材料要求具有良好的生物相容性，降解产物无毒性，不引起炎症反应，具有良好的空隙率，一定的机械强度，为新生组织起到支撑的作用，并具有骨传导性或骨诱导性，能促进骨生长。形状记忆聚合物是一类智能材料，在外界刺激下能够改变它的形状，在此时又可以固定下来编辑成临时形状，再对其进行外部刺激，它们又可以从临时形状变为最初的形状。普遍的刺激方式是通过热、光、磁效应等，如何寻找一种简单方式来实现形状的改变一直深受其扰。在过去的几十年里，形状记忆聚合物在生物医学领域引起了人们的极大关注，可利用微创手术将很小的形状恢复至所需的治疗形状并发挥作用，从而达到治疗的目的。聚己内酯具有良好的生物相容性，降解产物无毒，优异的加工性能，力学性能，以及与部分有机钙盐的良好亲和性，可用作骨损伤的基体材料，已被广泛应用与将聚己内酯与无机钙盐复合制备骨修复材料用于治疗骨损伤。聚四氢呋喃具有高柔韧性、水解稳定性以及良好的弹性。在Jiang,T.M.；Kai,D.；Liu,S.J.；Huang,X.Y.；Heng,S.J.；Zhao,J.M.；Chan,B.Q.Y.；Loh,X.J.；Zhu,Y.；Mao,C.B.；Zheng,L.,Mechanicallycartilage-mimickingpoly(PCL-PTHFurethane)/collagennanofibersinducechondrogenesisbyblockingNF-kappaBsignalingpathway.Biomaterials2018,178,281-292.文章中介绍到他们利用聚己内酯/聚四氢呋喃和I型胶原合成了一种电纺纳米纤维支架。研究发现在软骨形成分化过程中，磷和聚碳酸酯纳米纤维可能在触发细胞间相互作用的信号级联中起到类似于生长因子的作用。较软的聚碳酸酯纳米纤维比较硬的聚碳酸酯纳米纤维显示出更好的软骨形成潜力，因其抑制了抑制炎症信号通路。虽然该支架材料与组织表现出良好的相容性，并能促进诱导体外软骨形成分化和体内软骨再生，但其支架降解速率是否与新骨形成速率匹配，制备复杂，故其能否广泛的应用也未可知。在中国专利申请2019112224218中公开了一种人工支架材料，该支架具有刚度强度高、材料界面结合好以及内部孔结构可控的优势，制备方法简单，成本较低，所制备的复合人工骨支架中的羟基磷灰石与聚己内酯的界面结合较强，拉伸性能高。但羟基磷灰石生物降解性差，且脆性大，局部提供钙离子浓度不够，不能很好的引导新骨生成等问题限制了其在生物医用材料领域的应用。诸如此类的问题和不足就需要研究新的方向，为进一步实现临床治疗应用提供新的思路和方法。磷酸钙是骨骼的主要成分之一，人体中60％无机部分都含有磷酸钙，以游离态参与血液循环，而其大部分则与钙离子、钠离子和钾离子等结合参与骨骼代谢。磷酸钙对生物活性，骨细胞的粘附、增殖和新骨形成都具有很大影响，同时磷酸钙的骨诱导和骨传导特性，有助于骨髓间的充质干细胞成骨分化，对于新骨的形成起着重要作用。柠檬酸钙为一种有机钙盐，柠檬酸钙的两种离子：Ca2+和C6H5O72-在骨组织生长和修复过程中都起到十分重要的作用，钙离子是形成骨基质的离子之一，钙离子通过钙化作用可引起骨的形成与成熟，并且可通过细胞信号影响骨再生。此外，钙离子还具有调节破骨细胞的形成和吸收功能。柠檬酸钙能在体内降解并被吸收，其降解产物并不会对人体体液的局部PH值造成过大的影响从而避免机体PH值失衡而产生的炎症反应。在Wang,L.-M.；Wang,W.；Li,X.-C.；Peng,L.；Lin,Z.-Q.；Xv,H.-Z.,Calciumcitrate:anewbiomaterialthatcanenhanceboneformationinsitu.Chinesejournaloftraumatology＝Zhonghuachuangshangzazhi2012,15(5),291-6中的研究表明，柠檬酸钙和骨形态发生蛋白2复合一起作用后具有良好的诱导成骨能力，从而促进骨的形成，通过柠檬酸钙和骨形态发生蛋白复合后的共同作用，在14天以后的兔子踝骨中长出了新骨，在骨缺损早期能够对骨的愈合起到促进作用。在中国专利CN201911162047.7中该专利技术提供的含柠檬酸钙的骨水泥具有良好的可注射性、合适的凝固时间、缓慢的药物释放和优异的生物活性，可以用作骨缺损的填充使用，对骨的诱导生长具有一定的作用。但仍存在一定缺陷，比如弹性性能和力学性能较差，成型能力有限等。通过以上研究我们发现，在骨修复材料中，无定型磷酸钙和柠檬酸钙单独作用都具有一定的问题，如在体内存留时间不长，降解的速率与新骨形成的速率不匹配等问题。因此本专利技术采用具有优良的生物相容性、可生物降解和一定的力学性能和成型加工性能优异的聚己内酯，高柔韧性、水解稳定性和良好的弹性的聚四氢呋喃，无定型磷酸钙/柠檬酸钙复合粉一起进行气体发泡，制备了具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架。通过聚四氢呋喃合成的骨修复材料不仅具有良好的弹性、力学性能等，还具有十分优良的抗凝血性，以至于更有利于血液循环和细胞生长，从而促进新骨的形成。因复合材料降解速率与新骨形成速率不能完全匹配，通过无定型磷酸钙/柠檬酸钙复合粉的加入，可以有效调节其生物降解性，以适应新骨合成的速率。无定型磷酸钙/柠檬酸钙复合粉中的无定型磷酸钙在人体中并不稳定，在修复骨缺损过程中能逐渐的转化为羟基磷灰石而有利于骨缺损的修复和重建。不仅如此，无定型磷酸钙/柠檬酸钙复合粉的加入可以有效抑制聚己内酯自身在降解过程中产物偏酸性而引起的炎症。本专利技术提供制备的聚氨酯骨支架具有优异的形状记忆效应，形状回复率都可达95％以上，其具有优良抗凝血性能、弹性、力学性能，无生物毒性，可生物降解，在降解过程中能够维持pH值稳定，并且无定型磷酸钙/柠檬酸钙复合粉中的无定型磷酸钙在修复骨缺损过程中能逐渐的转化为羟基磷灰石而有利于骨缺损的修复和重建，柠檬酸钙在骨缺损中能起到良好的骨诱导性能从而促进新骨的形成。本专利技术制备的具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架，可用于由于创伤、肿瘤、先天性畸形等而导致的骨缺损支架，因其具有优异的形状记忆效应而更有利于其在支撑过程中填满不规则边界，为骨修复材料领域提供一种可行有效的骨支架材料。
技术实现思路
本专利技术针对现有骨缺损修复领域复合材料的不足，提供一种具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架的制备方法。该复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架的制备方法，其特征在于：该材料由聚己内酯、聚四氢呋喃和无定型磷酸钙/柠檬酸钙复合粉三部分组成，以质量百分数计，其中无定型磷酸钙/柠檬酸钙的含量为0～40％，聚己内酯和聚四氢呋喃含量占60％～100％，其中聚己内酯和聚四氢呋喃质量比为1:1。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架的制备方法，其特征在于：该材料由聚己内酯、聚四氢呋喃和无定型磷酸钙/柠檬酸钙复合粉三部分组成，以质量百分数计，其中无定型磷酸钙/柠檬酸钙的含量为0～40％，聚己内酯和聚四氢呋喃含量占60％～100％，其中聚己内酯和聚四氢呋喃质量比为1:1。


2.根据权利要求1所述制备的具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架，其特征在于：所含粉末填料为四水柠檬酸钙与无定型磷酸钙复合粉。


3.根据权利要求1所述制备的具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架，其特征在于：所含的聚己内酯分子量为2000～4000，聚四氢呋喃分子量为3000～4000。


4.根据权利要求1所述制备的具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架，其特征在于：其形状回复率为95.7-100％。


5.根据权利要求1所述制备的具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架，其特征在于：其凝胶含量为92.06～98.89％。


6.根据权利要求1所述制备的具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架，其特征在于：其熔融温度为18.16～26.36℃。


7.根据权利要求1所述制备的具有体温形状记忆效应聚氨酯骨支架，其特征在于：包括以下步骤：
(1)用电子天平称取对应含量的聚己内酯、聚四氢呋喃、无定型磷酸钙/柠檬酸钙复合粉，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立，曾西洋，罗昆，陈小虎，李俊峰，张佩聪，周世一，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51