可控降解的骨植入复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及生物医用材料技术领域，特别是关于一种可控降解的骨植入复合材料及其制备方法，所述骨植入复合材料包括：作为主体结构的纳米生物玻璃材料和氨基酸聚合物；作为增效成分的改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物；其中，所述作为增效成分的改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物中添加有石墨烯。本发明专利技术所述骨植入复合材料的原材料均具有良好的生物学活性和生物相容性，有利于组织和细胞与材料之间的相互作用，复合材料具有足够的力学强度，同时在后期可快速降解，可通过改变组分调整骨植入复合材料的降解速率，实现对其的可控降解。

【技术实现步骤摘要】
可控降解的骨植入复合材料的制备方法原案申请号：2020102527221，名称：可控降解的骨植入复合材料及其制备方法，申请日：2020年04月02日。
本专利技术涉及生物医用材料
，特别是关于一种可控降解的骨植入复合材料的制备方法。
技术介绍
骨科疾病是当前高发病率疾病之一，其严重的影响病人的生活质量。骨缺损是骨科疾病的常见病。传统骨缺损的治疗方法有自体骨移植、同种异体骨移植和人工骨移植等。自体骨是理想的骨缺损修复材料，但取骨过程增加患者的创伤和痛苦，且供骨来源有限，不易塑形；同种异体骨存在免疫排斥反应，并可传播疾病或引起术后并发症等问题。因此，人工骨修复材料成为目前骨科领域的研究重点，骨修复材料是现如今临床需求量最大的生物医用材料之一，骨植入材料作为骨修复材料的一种，一直受到人们的重视。骨植入材料绝大多数为金属，而金属与骨的弹性模量存在很大差异，材料与骨的界面会形成应力屏障，使得植入物与骨无法良好整合，甚至造成材料周围骨溶解，导致植入物的松动和失效。流行病学研究已证实，与正常人群相比，糖尿病患者中金属骨骼植入物的松动率明显增高，其中脊柱螺钉的松动率高达惊人的30％，松动造成植入物失效，同时可能损伤周围的骨、肌肉、神经和血管等组织，给患者带来巨大痛苦甚至生命威胁，而目前这一严重的临床难题尚未得到有效解决。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的旨在提供一种可控降解的骨植入复合材料及其制备方法，原材料均具有良好的生物学活性和生物相容性，有利于组织和细胞与材料之间的相互作用，复合材料具有足够的力学强度，同时在后期可快速降解，可通过改变组分调整骨植入复合材料的降解速率，实现对其的可控降解。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案。[1]一种可控降解的骨植入复合材料，其特征在于包括：作为主体结构的纳米生物玻璃材料和氨基酸聚合物；作为增效成分的改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物；其中，所述作为增效成分的改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物中添加有石墨烯。本专利技术所述骨植入复合材料以纳米生物玻璃材料和氨基酸聚合物作为主体结构，为复合材料提供足够的力学强度，满足用于脊柱、四肢、头部等因病变或者外伤所造成的骨缺损修复所需的强度，同时在后期可快速降解，适合作为骨组织植入材料；此外，作为增效成分的改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物因其具有与机体骨组织相近的成分而可赋予骨植入复合材料以良好的生物相容性，无细胞毒性、无刺激性、无溶血活性、不影响成骨、不引起局部炎症，同时还可对常见骨植入感染致病菌具有良好的抗菌性能，抗菌率不低于50％，所述常见致病菌包括牙龈卟啉单胞菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、变形链球菌、伴放线放线杆菌、变异链球菌、乳酸杆菌、大肠杆菌，可以满足医用条件下作为骨钉、骨髓钉或接骨板等多种器件进行使用，综合性能优良。优选地，所述改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物中的石墨烯中含有0.01-25.0wt％、优选2.5～12.5wt％的还原石墨烯。优选地，所述纳米生物玻璃材料经过聚乳酸改性。进一步优选地，所述纳米生物玻璃材料经由下述步骤制备得到：1)以盐酸调节90vol％乙醇溶液的pH至1.0～2.0，正硅酸乙酯滴加至足量乙醇溶液并在32～35℃反应至少30min；然后再加入硝酸钙、磷酸三乙酯和聚乙二醇，保温搅拌反应至少100min得透明均一的溶胶；2)往步骤1)所述溶胶中逐滴滴加氨水溶液并高速搅拌，出现白色沉淀后继续滴加氨水溶液并调节pH至10.5以上，白色沉淀不再增加后离心、取沉淀、洗涤，冷冻干燥后置于600～650℃热处理至少1h得纳米生物玻璃粉末；3)按料液比1:26～30将纳米生物玻璃粉末完全分散至环己酮中，再加入纳米生物玻璃粉末1.0～1.2倍重量的聚乳酸粉，共混研磨至环己酮完全挥发即得。更进一步优选地，所述制备纳米生物玻璃材料的步骤1)中，所述正硅酸乙酯与硝酸钙、磷酸三乙酯和聚乙二醇的物质的量之比是6～8:4～6:0.4～0.5:1。更进一步优选地，所述制备纳米生物玻璃材料的步骤1)中，所述硝酸钙的添加方式可以选硝酸钙水溶液的方式或四水合硝酸钙的方式。更进一步优选地，所述制备纳米生物玻璃材料的步骤1)中，所述聚乙二醇是PEG4000～5000，优选PEG4000。更进一步优选地，所述制备纳米生物玻璃材料的步骤1)中，所述搅拌的转速是120～180r/min。更进一步优选地，所述制备纳米生物玻璃材料的步骤2)中，所述氨水溶液的浓度是0.6～0.8mol/L。更进一步优选地，所述制备纳米生物玻璃材料的步骤2)中，所述高速搅拌的速度不低于600r/min。更进一步优选地，所述制备纳米生物玻璃材料的步骤3)中，所述聚乳酸粉的重均分子量介于12000～20000之间，且经40mesh分子筛。本专利技术以低聚合度聚乳酸对纳米生物玻璃材料进行改性，制备得到粒径在400～800nm的纳米生物玻璃材料，聚乳酸不仅可提高纳米生物玻璃材料的生物相容性，利于其与氨基酸聚合物复合，而且其位于纳米生物玻璃材料表面，起到隔离分散玻璃材料的作用，组织了玻璃材料在复合成材时的团聚，降低骨植入复合材料的结晶特性，提高其各向异性，进一步提升骨植入复合材料的强度。进一步优选地，所述改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物经由下述步骤制备得到：1)80～85℃、1200～1500r/min条件下将硬脂酸的无水乙醇溶液逐渐加入到碳酸钙晶须料浆中，恒温恒速改性处理10～15min后趁热过滤，滤饼干燥后制得改性碳酸钙晶须，经超声辅助完全分散至去离子水中得晶须分散液；2)198μm钢筛过滤浓缩天然胶乳，低速搅拌下，依次加入晶须分散液、平平加O、氢氧化钾、促进剂ZDC、氧化锌、硫磺、石墨烯的分散液，完成后高速搅拌并反应至少60min，静置至少6h后流延成膜并室温静置至少2d；3)复合物膜挥发水分至恒重后在80～85℃温度下硫化至少3h，分散至粒径不高于100μm即得改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物。更进一步优选地，所述制备改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物的步骤1)中，碳酸钙晶须原料的长径比为10～20，长度为20～30μm。更进一步优选地，所述制备改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物的步骤1)中，硬脂酸与碳酸钙晶须的重量比是1:100～125。更进一步优选地，所述制备改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物的步骤2)中，低速搅拌的转速是60～300r/min。更进一步优选地，所述制备改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物的步骤2)中，石墨烯中含有2.5～12.5wt％的还原石墨烯。更进一步优选地，所述制备改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物的步骤2)中，以干重计，缩天然胶乳与改性碳酸钙晶须本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制备骨植入复合材料的方法，其特征在于包括：/n-ε-氨基己酸、精氨酸九聚体与其它α-氨基酸混溶于去离子水，氮气保护下脱水，升温至200～220℃反应1～2h，再升温至230～235℃反应1～2h；/n-加入纳米生物玻璃材料和增效成分，混匀，冷却，即得骨植入复合材料；/n所述骨植入复合材料中，/n纳米生物玻璃材料和氨基酸聚合物作为主体结构；/n改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物作为增效成分；其中/n所述作为增效成分的改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合物中添加有石墨烯。/n

【技术特征摘要】
1.制备骨植入复合材料的方法，其特征在于包括：
-ε-氨基己酸、精氨酸九聚体与其它α-氨基酸混溶于去离子水，氮气保护下脱水，升温至200～220℃反应1～2h，再升温至230～235℃反应1～2h；
-加入纳米生物玻璃材料和增效成分，混匀，冷却，即得骨植入复合材料；
所述骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：杭州鹿扬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33