本发明专利技术涉及医用人工骨移植材料的技术领域。目前尚无文献报道具有如天然骨一样的横向梯度孔结构的纳米人工骨支架。本发明专利技术的目的是提供一种生物活性好、力学性能优良，且具有如天然骨一样的横向梯度孔结构的纳米人工骨支架。本发明专利技术将羟基磷灰石(HA)溶于食盐(NaCl)溶剂中制成HA溶胶，然后将聚己内酯(PCL)缓慢溶解于HA溶胶中，而后在较高的温度下加热去除溶剂，最后层层浇铸到特制的模具中制得HA/PCL复合材料。本发明专利技术获得了类似天然骨结构，具有横向梯度孔结构的人工骨支架，且在制得的人工骨支架上细胞具有较高的增殖率，同时支架保持良好的生物力学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医用人工骨移植材料的
，具体涉及一种具有横向梯度孔结构的纳米羟基磷灰石/聚己内酯人工骨支架及其制备方法。
技术介绍
目前，骨移植已经成为仅次于输血的人体组织移植，广泛分布于矫形、口腔及颅面等多个领域。人们已利用聚己内酯(poly-e-caprolactone，PCL)构建三维骨组织工程多孔支架并获得成功，这些可降解材料被证明具有良好的生物相容性。而羟基磷灰石 (hydroxyapatite, HA)具有良好生物相容性和生物活性，植入骨组织后能在界面上和骨形成很强的化学性键合，具有骨传导和骨诱导性。HA块状陶瓷已用于临床上骨的修复替换， 但其脆性、不容易吸收的缺点大大制约了其应用的范围。最新的文献报道了 PCL与HA混和后对骨传导及成骨细胞增殖、分化的促进作用，同时增加了支架的力学性能(参见文献 Ma PX, Zhang R, Xiao G, Franceschi R. Engineering new bonetissue in vitro on highly porous poly (alpha-hydroxyl acids)/hydroxyapatite composite scaffolds. J Biomed Mater Res,2001 ；54 :284-93 ； Ishaug SL, Crane GM, Miller MJ, et al. Bone formation by three-dimensional stromal osteoblast culture in biodegradable polymer scaffolds. J Biomed Mater Res 1997;36:17-28)。因此将生物可降解材料和生物陶瓷联合应用，借用两种材料的优势，来制作人工骨支架材料，是当今全世界的研究热点之一。粒子制孔法(参见文献苏佳灿，李明，禹宝庆，张春才.纳米羟基磷灰石/聚己内酯复合生物活性多孔支架研究.无机材料学报，2009;24C3) :485-490)由于其制作方法较为简单，原材料获取容易，因此成为现今主流的制造方法之一。在使用粒子制孔的过程中，随使用的NaCl颗粒大小的不同，将制得不同大小的孔结构。现已证实在一定的范围内， 随着孔径的增大，细胞增殖数目也会随之上升，但生物力学强度反而会相对下降。实际上，天然骨是一种具有梯度结构的纳米级多孔复合材料，外层是起支撑作用的密质骨，逐渐向髓腔过渡是孔径从几百微米到几毫米的松质骨，天然骨的这种梯度结构， 使其具有良好的生物力学性能。而通过普通粒子制孔法制得的人工骨支架，整体的孔径大小基本相同，这在细胞增殖和生物力学性能上势必产生矛盾。目前尚无文献报道具有如天然骨一样的横向梯度孔结构的纳米人工骨支架。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种生物活性好、力学性能优良，且具有如天然骨一样的横向梯度孔结构的纳米人工骨支架。为了解决使用普通粒子制孔法制得的人工骨支架在细胞增殖和生物力学性能上所产生的矛盾，本专利技术在制作过程中，对实验方法和模具都进行了创新和改进。本专利技术选择溶液浇铸法，将羟基磷灰石(HA)溶于食盐(NaCl)溶剂中制成HA溶胶，然后将PCL缓慢溶解于HA溶胶中，而后在较高的温度下加热去除溶剂，最后层层浇铸到特制的模具中制得HA/PCL复合材料。这样就获得了类似天然骨结构，具有横向梯度孔结构的人工骨支架。本专利技术提供一种横向梯度孔结构的纳米人工骨支架的制备方法，采用“浇铸/食盐微粒浸出法”，即“溶剂浇铸/滤出致孔法”，它采用食盐(NaCl)作为制孔剂，通过调整食盐颗粒的大小来控制支架的孔径大小，通过选择加入食盐的量来控制支架的孔隙率。 本专利技术的一种横向梯度孔结构的纳米人工骨支架的制备方法，其具体步骤如下 (I)将食盐筛分成IOOum 200um和200um 300um的颗粒备用；(II)将HA含量10% 30% (质量比)，PCL含量 了0% (质量比)的HA/ PCL复合材料加热至100°C熔融，向其中加溶剂二甲基乙酰胺，升温至120 130°C，缓缓搅拌，直至试样变成溶液状物质；(III)根据孔径大小与孔隙率的需要，向上面所得的溶液状物质中加入一定粒径和质量的食盐，不停搅拌使得食盐在溶液中分布均勻，同时让溶剂逐渐蒸发；(IV)待溶剂基本蒸发完全后，将试样取出，放入由聚四氟乙烯管制成的模具中压制成型；待成型后的试样冷却固化后，将其从模具中取出，放入去离子水中浸泡，每24小时换一次水，换水3 4次，以溶解食盐成孔，同时洗去残留的溶剂二甲基乙酰胺。步骤(II)所述的羟基磷灰石/聚己内酯复合材料中，HA与PCL的比例较佳地为 羟基磷灰石为10%，聚己内酯为90%;羟基磷灰石为20%，聚己内酯为80%;羟基磷灰石为 30%，聚己内酯为70%。所述的模具如图6所示，较佳地，是由6mm的聚四氟乙烯棒㈧、6mm的聚四氟乙烯管(C)和8mm的聚四氟乙烯管⑶由里至外逐层嵌套组成。步骤(IV)中，最佳地，在6mm的聚四氟乙烯管(C)中加入含200um 300um的食盐颗粒的羟基磷灰石/聚己内酯复合材料，用6mm的聚四氟乙烯棒(A)挤压；在6mm的聚四氟乙烯管(C)和8mm的聚四氟乙烯管⑶中间加入含IOOum 200um食盐颗粒的羟基磷灰石/聚己内酯复合材料，用6mm的聚四氟乙烯管(C)挤压。上述的6mm的聚四氟乙烯管(C)和8mm的聚四氟乙烯管(D)，管壁厚度以Imm为佳。本专利技术还提供了根据上述方法制得的一种横向梯度孔结构的纳米人工骨支架。按照本专利技术的方法，通过改变HA与PCL的比例、加入食盐的量及食盐的粒径大小， 可以制备出不同比例(HA含量10% 30%，PCL含量90% 70% )、不同孔隙率(60% 90% )、不同孔径(IOOum 300um)的多孔状HA/PCL人工骨支架。本专利技术较好地解决了原先人工骨支架在细胞增殖和生物力学性能上的矛盾，使支架上在具有较高细胞增殖率的同时，还具有不错的生物力学强度。本专利技术经检测能制造出具有横向梯度孔结构的纳米_羟基磷灰石/聚己内酯人工骨支架。且在制得的人工骨支架上，细胞具有较高的增殖率，同时支架保持良好的生物力学性能。制作方法较简单，制作原材料较易获得。附图说明图1是采用本专利技术制得的人工骨支架的正面图。图2是采用本专利技术制得的人工骨支架的显微镜下图(200倍)。图3是图2 100-200um的显微镜下图(500倍)。图4是图2 200-300um的显微镜下图(500倍)。图5是制做内层结构的模具示意图。其中A :6mm的聚四氟乙烯棒；B 含食盐的HA/PCL复合材料；C :6mm的聚四氟乙烯管(管壁为Imm)。图6是制做外层结构的模具示意图。其中A :6mm的聚四氟乙烯棒；B 含食盐的HA/PCL复合材料；C :6mm的聚四氟乙烯管(管壁为Imm) ；D :8mm的聚四氟乙烯管(管壁为Imm)。图7不同孔隙率、不同孔径的多孔材料的压缩模量随温度的变化图。其中曲线a 200 300 μ m孔径，62. 5%孔隙率；曲线b 100 200 μ m孔径，77. 孔隙率；曲线c 200 300 μ m孔径，80. 8%孔隙率；曲线d 横向梯度孔结构的多孔复合材料。具体实施例方式现结合实施例和附图，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许硕贵，周斌，夏琰，唐骏，杜艾，卢春闻，张猛，
申请(专利权)人：中国人民解放军第二军医大学，
类型：发明
国别省市：
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