含钙的磷酸盐成分的可降解生物活性复合材料及制备方法技术

含钙的磷酸盐成分的可降解生物活性复合材料及制备方法。复合材料由含钙的磷酸盐成分与多元氨基酸聚合物组成，其中无机成分的重量≤５０％，其余为由己内酰胺与至少５种其它氨基酸聚合而成的多元氨基酸聚合物成分，其中聚合物成分中己内酰胺的摩尔比例为４０％～９０％，其余为各单一种类氨基酸的摩尔比例≥０．５％的其它氨基酸。制备时，与各氨基酸成分混合，惰性气体保护和搅拌下脱水后，于２１０℃～２５０℃分别进行预聚合复合反应和聚合反应得到所说的复合材料。可根据使用需要实现对所制备材料的力学性能、降解周期等指标进行调节和控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含钙的磷酸盐成分的可降解生物活性医用复合材料及其制备方法。
技术介绍
目前已有报道和/或使用的含含钙的磷酸盐无机成分的生物活性医用复合材料，包括 可降解和不可降解两类。可降解的成分有如Ca(H2P04)2 (MCP)、 Ca2P207 (CPP)、 CaHP04'2H20 (DCP)、 Ca3(P04)2 (TCP)等；不可降解的成分可包括有如Ca1()(P04)6(HO)2(HA)、 Ca1()(P04)60 (OXA)和CaOCa3(P04)2 (TTCP)等。由于其具有良好的生物活 性和生物相容性，已被广泛应用在骨修复和骨重建领域。特别是如其中的磷酸三钙(TCP),因其组成中的钙/磷比为1.5且可降解，具有优良的生物学性能，能引导组织生 长，即具有骨传导性，成型材料植入机体后，能在短期内与机体组织形成骨性结合(即 生物活性)。TCP的存在形式有P-型和a-型两种晶相结构。其中p-TCP是低温相，稳定 存在于室温至1120'C以下；a-TCP则是高温相，在112(TC 1470'C范围内稳定存在，在 无水的室温下可以亚稳定存在。磷酸三钙(TCP)具有与羟基磷灰石(HA)不同的生物 性能，主要区别是TPC可以发生生物降解，植入体内可以被生物吸收。 一般来说，a-TCP 的降解速率大于P-TCP，而且容易经水解转变为磷灰石相。a-TCP在生物相容性方面较 p-TCP的好，在生物活性方面也比HA更好一些。含钙的磷酸盐虽具有很好的生物活性， 但其强度低，脆性大，易发生断裂。目前多以涂层形式出现，无法用于承力部位的修复。 为了获得理想的硬组织修复和重建材料，聚合物/无机盐的复合材料被广泛的研究和 应用。这类复合材料兼有聚合物的韧性和含钙的磷酸盐的生物活性，能够在受力部位使 用，从而达到修复和重建的目的。这类复合材料亦可分为不可降解和可降解两类。例如， 目前主要研究和应用的惰性聚合物复合材料以HA填充的聚乙烯类和聚酰胺类复合材 料，其缺点是HA在聚合物中的分散性较差，形态和组成与骨组织差距较大，使用受到 限制。另一类研究较多的可降解复合材料，是聚乳酸系列与HA和TCP的复合材料。聚 乳酸一般在体内不到半年时间即可被完全降解和吸收，降解速度难以准确控制，且降解 产物对机体组织有炎症和刺激，因此其材料组成和结构性能都需改善。研究认为，理想的硬组织重建、修复和塑型材料，需要的是可控降解的复合材料， 其力学性能可随组织的修复和重建而逐步降低，且降解成分逐步被吸收代谢而不对组织产生刺激、炎症等副作用，在组织重建完成后，材料基本被降解和吸收，形成骨进材料 退的协同过程。目前所使用的上述聚合物/无机盐复合材料尚不能满足这一使用要求，因 此研究能够适应于体内环境的、具有优异力学性能、可控制降解速度的生物活性仿生生 物材料是必要的。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术将提供一种新形式含钙的磷酸盐成分的可降解生物活性医用复合材 料，使其成为不仅能具有与自体骨匹配的生物力学性能和良好生物活性及相容性，而且 具有优良和可控制降解速度的仿生生物医用和组织工程复合材料，以满足医学和临床上 硬组织修复和重建领域中的使用需要。在此基础上，本专利技术还将提供所说该含钙的磷酸 盐成分的可降解生物活性医用复合材料的制备方法。本专利技术所说的含钙的磷酸盐成分的可降解生物活性复合材料，是由含钙的磷酸盐成 分与多元氨基酸聚合物组成，其中含钙的磷酸盐成分的重量为复合材料总重量的 5wt%~50 wt%，其中以30 40wt。/。的含量为佳，其余为由己内酰胺与至少5种其它氨基 酸聚合而成的多元氨基酸聚合物成分，其中聚合物成分中己内酰胺的摩尔比例为 40%~90%，其余为各单一种类氨基酸的摩尔比例》0.5%的其它氨基酸，所说的其它氨基 酸选自甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、酪 氨酸、色氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸和精氨酸。所说的含钙的磷酸盐成分可以采 用目前已有报道和/或使用的上述CaHP(V2H20 ( DCP ) 、 Ca3(P04)2 ( TCP )、 Caio(P04)6(HO)2 (HA)等可在人体内的体液作用下释放出钙、磷离子，有利于促进骨骼 生长和愈合的成分。为使上述的复合材料最大限度地满足生物活性和生物相容性要求，上述组成中元氨 基酸聚合物成分中所说的其它氨基酸，以尽可能采用人体可接受的天然碱性和/或中性氨 基酸为佳，所说各种氨基酸中相应的L一酪氨酸、L一苯丙氨酸、L一赖氨酸、L一脯氨 酸等形式的天然氨基酸。试验显示，在保证材料性能的前提下，本专利技术上述复合材料中所说的多元氨基酸聚 合物成分， 一般采用由己内酰胺与5种所说的其它氨基酸的组成形式，即可获得满意的 效果，并可简化组成，降低成本。在本专利技术的复合材料中，为使所说的含钙的磷酸盐成分有更好的分散性，以利充分 发挥其生物效应，所说的含钙的磷酸盐成分以因此为纳米级微粒的形式为佳。为此，所 用的含钙的磷酸盐成分可以釆用由上述己有报道和/或使用的相应无机盐浆料形式。为保证和提高其生物相容性和效果，所说含钙的磷酸盐成分中的钙/磷摩尔比以采用为(1~2)/1的范围最为理想。试验显示，本专利技术上述可用于组织修复或组织工程支架的复合材料，其降解性能和 力学性能可由调节己内酰胺与其它氨基酸的种类、比例和/或聚合反应过程，通过改变聚 合物的分子量来进行控制和调节，还可以通过调整含钙的磷酸盐的种类和含量进行控制 和调节，从而可以得到符合使用要求的力学性能和/或降解速度的复合材料。检测结果表 明，本专利技术上述复合材料的抗压强度可以在40 150Mpa范围内控制和调整，抗弯强度可 在30 120Mpa范围内控制和调整，抗拉强度可在30 140Mpa范围内控制和调整，弹性 模量可在0.5 10Gpa范围内控制和调整；在模拟体液中浸泡12周的降解速度可以在5% ~100%范围内控制和调整，这些性能可以很好地适应和满足不同情况下的骨修复需要。本专利技术上述的可降解生物活性复合材料制备时，为保证其中无机盐成分的纳米级状 态，可以采用将所说含钙的磷酸盐无机盐成分浆料(含水率一般可大于95%)与所说比 例的己内酰胺和至少5种其它氨基酸成分相混合，在惰性气体保护和充分搅拌下于80°C 20(TC充分脱除物料中的水分后，于21(TC 22(rC进行预聚合复合反应，然后于23(rC 25(TC进行聚合反应，得到所说的复合材料。对所说作为原料的含钙的磷酸盐成分同上述， 且以采纳米级的含钙的磷酸盐成分为佳；除己内酰胺外的所说其它氨基酸成分的选择范 围也同上述。 一般情况下，所说的其它氨基酸可以采用选择甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、 异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、 赖氨酸和精氨酸中的5种即可达到较为理想的效果。对所用的含钙的磷酸盐成分，均以采用通过反应现时制备的方式为佳。例如， 一种 可参考的方式是以钙/磷摩尔比为(1 2)/1的硝酸钙和磷酸钠(或其它相应的可溶性成分) 为原料，以选择易于除去无残留的如碳酸钠或碳酸氢钠等成分调节pH，充分沉淀和洗涤后所得到的纳米级含钙的磷酸盐成分浆料。上述制备过程中的预聚合反应和聚合反应， 一般情况下分别在0.5 5本文档来自技高网...

【技术保护点】
含钙的磷酸盐成分的可降解生物活性复合材料，其特征是由含钙的磷酸盐成分与多元氨基酸聚合物组成，其中含钙的磷酸盐成分为总重量的５～５０ｗｔ％，其余为由己内酰胺与至少５种其它氨基酸聚合而成的多元氨基酸聚合物成分，其中聚合物成分中己内酰胺的摩尔比例为４０％～９０％，其余为各单一种类氨基酸的摩尔比例≥０．５％的其它氨基酸，所说的其它氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸和精氨酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严永刚，李鸿，南景天，罗小满，黄志鹃，何丽萍，杨杰，张其翼，吕国玉，杨爱萍，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]