專利名稱：一種有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機無機復(fù)合生物材料，尤其是一種用于外科醫(yī)療手術(shù)中修復(fù)和填 充骨組織缺損的新型有機無機復(fù)合生物材料。
技術(shù)背景組織工程學(xué)為骨缺陷的修復(fù)提供了新的方法和思路，三維支架材料，即細(xì)胞外基質(zhì) 替代物，是骨組織工程研究的關(guān)鍵之一。骨支架材料既可以誘導(dǎo)周圍組織向骨的轉(zhuǎn)變， 又可以作為移植骨細(xì)胞的載體，應(yīng)該具有良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性、骨誘導(dǎo)性以及 良好的機械性能。而現(xiàn)有的單一材料很難滿足骨組織工程對支架材料的要求，基于仿生 的概念，自然骨是由納米磷灰石和高分子膠原纖維構(gòu)成的無機有機復(fù)合材料，納米磷灰 石和高分子材料相結(jié)合制成的復(fù)合支架材料引起了人們廣泛的關(guān)注，如Kikuchi M等人 (Biomaterials,22(2003):1705-1711)在仿生條件下通過自組織機理制備了羥基磷灰石-膠原 復(fù)合材料；李玉寶等人制備了納米磷灰石-聚酰胺復(fù)合支架材料((ZL 03135262.6);姚康 德等人制備了殼聚糖-明膠-磷酸鈣復(fù)合支架材料(ZL 00136757.9)。上述組織工程支架中所使用的納米羥基磷灰石與人體骨組織相似的無機成分，含有 人體組織所必需的鈣和磷元素，且不含其它有害元素。植入人體后，在體液的作用下， 鈣和磷會游離出材料表面，被機體組織所吸收，并能與人體骨骼組織形成化學(xué)鍵結(jié)合， 生長出新的組織。而且，羥基磷灰石陶瓷是目前公認(rèn)的具有良好生物相容性，并具有骨 引導(dǎo)性，即生物活性的陶瓷材料。然而，相比于其它生物活性材料如生物玻璃陶瓷，采 用羥基磷灰石的不利之處便是它與骨骼之間的反應(yīng)性較低，且與骨骼整合的速率也相對 較低，這意味著病人需要更長的康復(fù)時間。近年來，隨著再生醫(yī)學(xué)研究和組織工程技術(shù)的發(fā)展，對生物材料的性能有了更高的要 求，有學(xué)者提出了第三代生物材料的概念，認(rèn)為新一代生物材料應(yīng)該既具有生物活性, 又可降解。研究發(fā)現(xiàn)， 一些含硅的生物玻璃兼具有這兩種特性，其生物活性體現(xiàn)在可以 在模擬體液或體內(nèi)環(huán)境中誘導(dǎo)形成類骨磷灰石，這種類骨磷灰石可以與骨組織形成健 合。此外，研究顯示這類生物玻璃材料具有促進細(xì)胞增殖和成骨基因表達(dá)的作用。但是, 生物活性玻璃存在著不易再加工成型，進一步熱處理后生物活性和降解性會發(fā)生變化等 問題。另外在羥基磷灰石應(yīng)用中，為了提高羥基磷灰石的生物活性，借鑒生物玻璃的因含 硅元素具有良好生物活性的特點，在其中添加硅元素來改善其臨床性能。含硅的羥基磷灰石就是其中的一類改性材料。目前合成含硅羥基磷灰石均采用將硅引入到磷灰石的晶 格中，如合成羥基磷灰石后，直接涂敷正硅酸乙酯，然后煅燒，或者在羥基磷灰石固 相反應(yīng)中添加硅化合物后， 一同煅燒(Arcos D， Rodriguez-Carvajal J, Vallet-Regi M. Neutron scattering for the study of improved bone implants. Physica B, 2004, 350: 607-610); 或者在液相反應(yīng)中直接加入正硅酸乙酯， 一同反應(yīng)后煅燒等(Gibson I P, Best S M, Bonfield W. Chemical characterize of silicon-substituted hydroxyapatite. J Biomed Mater Res， 1999.4:422-428)，其目的都是為了讓硅元素進入到羥基磷灰石的晶格中，從而使晶格形 成缺陷和歧化，提高其在植入生物體內(nèi)的反應(yīng)活性。但從整個制備過程來看，無論是濕 法制備還是干法制備，都將硅元素和磷灰石形成均相摻雜，進行高溫煅燒，其目的是為 了提高反應(yīng)活性，但是制備出的羥基磷灰石粉體在干燥和煅燒過程中團聚現(xiàn)象嚴(yán)重，晶 體增粗增大，與人體骨骼中的弱晶型納米骨磷灰石結(jié)構(gòu)相去甚遠(yuǎn)，降低了生物活性和界 面反應(yīng)活性。因此用硅改性的煅燒的羥基磷灰石，無論是單獨使用，還是與高分子材料 進行復(fù)合，其反應(yīng)活性和生理降解性fP有所降低。因此目前納米磷灰石和高分子材料相結(jié)合制成的復(fù)合支架作為骨組織工程材料，無 論是將干燥或者煅燒后的納米羥基磷灰石與高分子材料復(fù)合，還是直接與高分子材料原 位復(fù)合制備的高分子-納米羥基磷灰石復(fù)合材料，還是采用硅摻雜制備高生物活性的羥 基磷灰石作為無機成分，都無法兼顧納米羥基磷灰石的類骨磷灰石的結(jié)構(gòu)尺度和結(jié)晶 性，以及生理反應(yīng)活性，因此，完全有必要對現(xiàn)有技術(shù)加以改進，以克服上述存在的不 足。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題在于提供一種有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性材料，該 材料的無機成分在結(jié)構(gòu)上具有與骨成分中的納米磷灰石相近的晶型，由于納米羥基磷灰 石表面包覆納米級厚度的二氧化硅，因此具有與生物活性玻璃相似的生理反應(yīng)活性。本發(fā)明提供的有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性材料，其特征在于它以表面包覆二 氧化硅并具有核殼結(jié)構(gòu)的納米羥基磷灰石為無機成分，以可生物降解的水溶性高分子材料為有機成分，按有機成分:無機成分=10:1 1:9的質(zhì)量比合成。所述無機成分即表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石，其羥基磷灰石與其表面的二所述有機成分的可生物降解的水溶性高分子材料為殼聚糖，膠原，明膠，纖維素， 聚乙烯醇，蛋白多肽，透明質(zhì)酸，硫酸軟骨素中的一種或幾種。本發(fā)明提供的有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性材料通過下列工藝方法制得將高分 子材料的水溶液和包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石的水分散液，通過液相共混復(fù)合而 成，并在其中加入交聯(lián)劑，以對高分子進行交聯(lián)，然后通過冷凍干燥獲得多孔支架材料， 材料的孔隙率在80~95%，也可以通過熱壓干燥獲得密實的塊狀材料。其具體步驟如下 歩驟一、納米羥基磷灰石水分散液的制備將納米羥基磷灰石置于室內(nèi)至少24小時進行陳化，用水洗凈陳化的納米羥基磷灰石，加水配制成羥基磷灰石質(zhì)量含量為2.5 25%的水分散液，備用；步驟二、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石制備(1) 活性正硅酸溶液的制備在攪拌狀態(tài)下向二氧化硅含量為0.5~20%的硅酸鈉水溶液中加入活化陽離子交換 樹脂，直至溶液pH值為9~11，然后過濾除去溶液中的陽離子交換樹脂后，即得 活性正硅酸溶液；(2) 納米羥基磷灰石表面包覆二氧化硅在室溫、攪拌狀態(tài)下，將所得活性正硅酸溶液加入到步驟一的納米羥基磷灰石水 分散液中進行混合，加入量以正硅酸溶液中所含二氧化硅與羥基磷灰石質(zhì)量比為 1:1~1000計，之后至少攪拌1小時，在混合液的pH值為8~11，反應(yīng)溫度為25 90。C條 件下，繼續(xù)攪拌2 48小時，之后將反應(yīng)產(chǎn)物用水洗滌至少3次，得到表面包覆二氧化 硅的納米羥基磷灰石；步驟三、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石與高分子材料的合成 在室溫下，將步驟二所得的表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石與水配制成固體 含量為2.5~25%的分散液；按納米羥基磷灰石水溶性高分子二10:1 1:9的質(zhì)量比， 將固體含量為2.5~25%的表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石分散液與濃度為1~20%的 水溶性高分子溶液進行混合，同時按高分子質(zhì)量的0.5~5%加入水溶性高分子交聯(lián)劑， 攪拌30分鐘 12小時后，將反應(yīng)產(chǎn)物用水洗滌至少3次；之后采用現(xiàn)有技術(shù)的冷凍干 燥法，獲得孔隙率在80~95%的多孔支架材料，或者采用現(xiàn)有技術(shù)的熱壓干燥法獲得密 實的塊狀材料。多孔支架材料或塊狀材料均可作為骨修復(fù)的生物活性材料。 所述步驟一中的納米羥基磷灰石采用常規(guī)液相法制備。所述步驟二中的二氧化硅含量為0.5~20%的硅酸鈉水溶液采用現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)方法配制。所述步驟二中的活化陽離子交換樹脂，是將陽離子交換樹脂用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)方 法進行活化后得到的。所述步驟三中的交聯(lián)劑為戊二醛，乙醛，乙二醇縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水 甘油醚中的任意一種或幾種。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點-A、 本發(fā)明是將表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石與高分子材料復(fù)合制備出的骨 修復(fù)材料，由于在納米羥基磷灰石顆粒表面包覆有二氧化硅，因此與普通納米羥基磷灰 石所制備的復(fù)合材料相比，能夠有效提高材料與骨的反應(yīng)活性和整合速率。B、 本發(fā)明提供的骨修復(fù)生物活性材料，與硅改性羥基磷灰石和生物玻璃作為無機 成分的復(fù)合骨修復(fù)材料相比，其無機成分無需高溫?zé)Y(jié)，同時在與高分子復(fù)合和干燥過 程中避免了納米羥基磷灰石的直接團聚，保持了液相法制備納米羥基磷灰石所具有的類 骨磷灰石特性，具有與生物活性玻璃相似的生理反應(yīng)活性，且復(fù)合材料的有機成分與無 機成分之間的混合更加均勻。C、 克服了現(xiàn)有羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)材料的無機成分中，單純的納米羥基磷灰石 反應(yīng)活性低，而硅摻雜改性的羥基磷灰石燒結(jié)后晶體過大，團聚嚴(yán)重等缺點。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述，但本發(fā)明之內(nèi)容并不局限于此。 實施例l步驟一、納米羥基磷灰石水分散液的制備(1) 、用現(xiàn)有技術(shù)中的液相法制備納米羥基磷灰石將分析純硝酸鈣和磷酸氫二銨分別配制成濃度為O.lmol/升的溶液，在攪拌條件下，將6升磷酸氫二銨溶液滴加到10 升硝酸鈣溶液中，滴加過程中，用濃氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)介質(zhì)的pH至10.5，滴加時間為l小 時，然后繼續(xù)攪拌2個小時，之后于室溫下陳化24小時，離心去除上清液，得納米羥基憐灰石；(2) 、用去離子水將上述(1)所得納米羥基磷灰石離心洗滌3次，之后加離子水 配制成羥基磷灰石含量為2.5X的水分散液4016g;步驟二、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石的制備 (1)、活性正硅酸溶液的制備 用現(xiàn)有技術(shù)中的離子交換法制備活性正硅酸溶液在分析純的硅酸鈉中加入去離子水配制成二氧化硅含量為2.5%的硅酸鈉水溶液，取該水溶液500克，在攪拌狀態(tài)下不 斷加入活化后的強陽離子交換樹脂(上海樹脂廠生產(chǎn)，并用現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)方法進行鹽 酸活化)，直至把溶液pH值調(diào)整到10，過濾除去陽離子交換樹脂后，得到二氧化硅含 量為2.5%的活性正硅酸溶液；(2)、納米羥基磷灰石表面包覆二氧化硅用實驗室常用的高速分散機，將步驟一(2)中得到的納米羥基磷灰石水分散液4016g 以4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分散30分鐘，之后將步驟二 (1)得到的二氧化硅含量為2.5%的活 性正硅酸溶液4g緩慢滴加到羥基磷灰石水分散液中，滴加10分鐘，然后以1000轉(zhuǎn)/分 的速度繼續(xù)攪拌l小時，然后將反應(yīng)溫度控制在25"C，并用氨水將反應(yīng)溶液的pH值調(diào) 至8，降低轉(zhuǎn)速到200轉(zhuǎn)/分繼續(xù)攪拌48小時，之后用去離子水洗滌3次，得表面包覆 二氧化硅的納米羥基磷灰石；步驟三、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石與高分子材料的合成(1) 、將步驟二 (2)所得表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石加去離子水配制成 固體含量為5%的分散液2010g，在4000轉(zhuǎn)/分的分散條件下分散上述分散液30分鐘；(2) 、用pH為4的醋酸溶液將11.2g醫(yī)用級殼聚糖溶解成濃度為5%的溶液，在與 步驟三(1)相同的分散條件下，按表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石水溶性高分 子=9 : 1的質(zhì)量比，將濃度為5%的殼聚糖溶液加入到步驟三(1)的固體含量為5%的 分散液中，之后繼續(xù)攪拌分散30分鐘，加入濃度為5c/。的戊二醛溶液l.lg作為交聯(lián)劑， 以100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速繼續(xù)低速攪拌30分鐘，得到殼聚糖與表面包覆二氧化硅納米羥基磷 灰石的復(fù)合物；(3) 將上述混合物注入玻璃模具中，之后用現(xiàn)有技術(shù)中的支架材料冷凍干燥法制 得多孔的復(fù)合支架材料，將得到支架材料用濃度為0.1mol/L的磷酸二氫鈉溶液沖洗3 次，去離子水沖洗3次以上，直至洗液的pH值為中性，得到孔隙率約為95%,有機無 機質(zhì)量比為1 : 9的有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性支架材料。實施例2步驟一、納米羥基磷灰石水分散液的制備 (1)、用現(xiàn)有技術(shù)中的液相法制備納米羥基磷灰石將0.5mol分析純氫氧化鈣(含 量為96%)加去離子水配成濃度為0.5mol/升的氫氧化鈣分散液，以1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪 拌30分鐘后，將0.3mol分析純的磷酸(含量為85%)加去離子水至1.5升，配成濃度 為0.2Mol/升的磷酸溶液；然后將磷酸溶液，滴加到氫氧化鈣分散液中，之后攪拌2小時，于室溫下陳化24小時，得納米羥基磷灰石；(2)、用去離子水將上述(1)所得納米羥基磷灰石離心洗滌3次，之后加離子水 配制成羥基磷灰石質(zhì)量含量為7.5%的水分散液1033g;步驟二、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石制備(1) 、活性正硅酸溶液的制備用現(xiàn)有技術(shù)中的離子交換法制備活性正硅酸溶液在分析純的硅酸鈉中加入去離子水配制成二氧化硅含量為20%的硅酸鈉水溶液，取該水溶液500克，在攪拌狀態(tài)下不斷 加入活化后的強陽離子交換樹脂(上海樹脂廠生產(chǎn)，并用現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)方法進行鹽酸 活化)，直至把溶液pH值調(diào)整到10，過濾除去陽離子交換樹脂后，得到二氧化硅含量 為25%的活性正硅酸溶液；(2) 、納米羥基磷灰石表面包覆二氧化硅 用實驗室常用的高速分散機，將步驟一(2)中得到的納米羥基磷灰石水分散液1033g以4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分散30分鐘，之后將歩驟二 (1)得到的二氧化硅含量為20%的活 性正硅酸溶液201g緩慢滴加到羥基磷灰石水分散液中，滴加30分鐘，然后以1000轉(zhuǎn)/ 分的速度繼續(xù)攪拌l小時，然后將反應(yīng)溫度控制在90'C，并用氨水將反應(yīng)溶液的pH值 調(diào)至8，降低轉(zhuǎn)速到200轉(zhuǎn)/分繼續(xù)攪拌25小時，之后用去離子水洗滌3次，得表面包 覆二氧化硅的納米羥基磷灰石；步驟三、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石與高分子材料的合成(1) 、將步驟二所得表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石加去離子水配制成固體含 量為15%的具有核殼結(jié)構(gòu)的表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石水分散液530g;(2) 、將10g醫(yī)用級蛋白多肽和醫(yī)用級15克明膠溶解于水中，配制成濃度為15% 的高分子溶液；用實驗室常用的分散機以2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分散羥基磷灰石水分散液30 分鐘，然后在同樣的分散條件，按表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石水溶性高分子 =3.2 : 1的質(zhì)量比緩慢加入上述高分子溶液，之后繼續(xù)分散30分鐘，緩慢加入0.25g 含量為95%的乙二醇縮水甘油醚作為交聯(lián)劑，以100轉(zhuǎn)/分繼續(xù)低速攪拌60分鐘，之后 用去離子水離心洗滌三次，得反應(yīng)物；(3) 、將上述反應(yīng)物轉(zhuǎn)入不銹鋼模具中，在現(xiàn)有技術(shù)的熱壓機上進行熱壓干燥，熱 壓溫度為80'C，壓力為10Mpa，時間為36小時，最后得到密實的塊狀有機無機復(fù)合的 骨修復(fù)生物活性材料，材料的有機無機比為1 : 3.2。實施例3步驟一、納米羥基磷灰石水分散液的制備(1) 、用現(xiàn)有技術(shù)中的液相法制備納米羥基磷灰石將0.3mol分析純磷酸鈉配成1 升水溶液，將磷酸鈉溶液溫度調(diào)整到7(TC，同時將0.5mol硝酸鈣配l升水溶液，然后 在攪拌狀態(tài)將上述硝酸鈣滴加到配制的磷酸鈉溶液中，滴加時間為2小時，滴加完畢后， 用稀氫氧化鈉溶液將反應(yīng)產(chǎn)物的pH調(diào)節(jié)到10，繼續(xù)攪拌一個小時，室溫陳化24小時， 離心去除上層清液，得納米羥基磷灰石；(2) 、用去離子水將上述(1)所得納米羥基磷灰石離心洗滌3次，之后加離子水 配制成羥基磷灰石含量為25%的水分散液201g。步驟二、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石制備 (1)、活性正硅酸溶液的制備用現(xiàn)有技術(shù)中的離子交換法制備活性正硅酸溶液在分析純的硅酸鈉中加入去離子 水配制成二氧化硅含量為10%的硅酸鈉水溶液，取該水溶液500克，在攪拌狀態(tài)下不斷 加入活化后的強陽離子交換樹脂(上海樹脂廠生產(chǎn)，并用現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)方法進行鹽酸 活化)，直至把溶液pH值調(diào)整到10，過濾除去陽離子交換樹脂后，得到二氧化硅含量 為2.5%的活性正硅酸溶液；(2)、納米羥基磷灰石表面包覆二氧化硅用實驗室常用的高速分散機，將步驟一(2)中得到的納米羥基磷灰石水分散液201g 以4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分散30分鐘，之后將步驟二 (1)得到的二氧化硅含量為10%的活 性正硅酸溶液125g緩慢滴加到羥基磷灰石水分散液中，滴加10分鐘，然后以1000轉(zhuǎn)/ 分的速度繼續(xù)攪拌l小時，然后將反應(yīng)溫度控制在5(TC，并用氨水將反應(yīng)溶液的pH值 調(diào)至8，降低轉(zhuǎn)速到200轉(zhuǎn)/分繼續(xù)攪拌10小時，之后用去離子水洗滌3次，得表面包 覆二氧化硅的納米羥基磷灰石；步驟三、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石與高分子材料的合成-(1) 、將步驟二所得表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石加去離子水配制成固體含 250/。具有核殼結(jié)構(gòu)的表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石的水分散液400g;(2) 、用pH為4的醋酸溶液將25g的醫(yī)用級的I型膠原溶解解為濃度為10%的膠 原溶液，用實驗室常用的分散機以2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分散上述核殼結(jié)構(gòu)的表面包覆二氧 化硅的納米羥基磷灰石水分散液30分鐘，然后在同樣的分散條件，按表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石水溶性高分子=4 : i的質(zhì)量比加入上述膠原溶液，加入完畢后繼續(xù)分散30分鐘，緩慢加入濃度為5%的乙醛水溶液10g作為交聯(lián)劑，然后100轉(zhuǎn)/分繼續(xù)低速攪拌60分鐘，得到反應(yīng)產(chǎn)物；(3)、將上述混合物注入玻璃模具中，之后用現(xiàn)有技術(shù)中的支架材料冷凍干燥法制 備方法得到多孔的復(fù)合支架材料，將得到的復(fù)合支架用O.lmol的磷酸二氫鈉溶液沖洗3 次，去離子沖洗3次以上，直至洗液的pH值為中性，得到孔隙率約為80%，有機無機 比為1 : 4的有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性支架材料。 實施例4歩驟一、納米羥基磷灰石水分散液的制備(1) 、用現(xiàn)有技術(shù)中的液相法制備納米羥基磷灰石將分析純的硝酸鈣配成0.1mo1/ 升的溶液，將0.06mo1分析純的磷酸三乙酯溶于150毫升的無水乙醇轉(zhuǎn)入燒瓶中，在1000 轉(zhuǎn)/分的速度攪拌的條件下將1升配制好的硝酸鈣溶液快速加入到磷酸三乙酯乙醇溶液 中，然后用氨水將上述溶液的pH調(diào)節(jié)到ll，并置于溫度為5(TC的水浴中，加熱攪拌4 小時，反應(yīng)完畢后室溫陳化24小時，離心去除上層清液，得納米羥基磷灰石；(2) 用去離子水將上述(1)所得納米羥基磷灰石離心洗滌3次，之后加離子水配 制成羥基磷灰石含量為7.5%的水分散液133g。步驟二、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石制備 (1)、活性正硅酸溶液的制備用現(xiàn)有技術(shù)中的離子交換法制備活性正硅酸溶液在分析純的硅酸鈉中加入去離子 水配制成二氧化硅含量為15.5%的硅酸鈉水溶液，取該水溶液500克，在攪拌狀態(tài)下不 斷加入活化后的強陽離子交換樹脂(上海樹脂廠生產(chǎn)，并用現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)方法進行鹽 酸活化)，直至把溶液pH值調(diào)整到10，過濾除去陽離子交換樹脂后，得到二氧化硅含 量為2.5%的活性正硅酸溶液；(2)、納米羥基磷灰石表面包覆二氧化硅用實驗室常用的高速分散機，將步驟一(2)中得到的納米羥基磷灰石水分散液133g 以4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分散30分鐘，之后將步驟二 (1)得到的二氧化硅含量為15.5%的 活性正硅酸溶液0.65g緩慢滴加到羥基磷灰石水分散液中，滴加10分鐘，然后以1000 轉(zhuǎn)/分的速度繼續(xù)攪拌1小時，然后將反應(yīng)溫度控制在7(TC，并用氨水將反應(yīng)溶液的pH 值調(diào)至8，降低轉(zhuǎn)速到200轉(zhuǎn)/分繼續(xù)攪拌35小時，之后用去離子水洗漆3次，得表面 包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石；歩驟三、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石與高分子材料的合成 (1)、將步驟二所得表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石加去離子水配制成固體含量為20%具有核殼結(jié)構(gòu)的表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石的水分散液51g;(2) 將30g醫(yī)用級明膠，30g醫(yī)用級蛋白多肽，30克醫(yī)用級透明質(zhì)酸一并用去離 子水溶解，配制成濃度為15%的高分子水溶液，用實驗室常用的分散機以300轉(zhuǎn)/分的 轉(zhuǎn)速攪拌，然后在同樣的攪拌條件，按表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石水溶性高分子=1 : 9的質(zhì)量比緩慢加入上述具有核殼結(jié)構(gòu)的表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石的水分散液，加入完畢后繼續(xù)攪拌60分鐘，然后緩慢加入含量為5%的戊二醛溶 液10g，以及2g含量為95%的三羥甲基丙垸三縮水甘油醚作為交聯(lián)劑，然后100轉(zhuǎn) /分繼續(xù)低速攪拌12小時，得到反應(yīng)產(chǎn)物；(3) 、將上述產(chǎn)物轉(zhuǎn)入玻璃模具中然后進行急冷最后冷凍干燥得到多孔的復(fù)合支 架，將得到的復(fù)合支架用O.lmol/升的磷酸二氫鈉溶液沖洗3次，去離子沖洗3次以上 至pH值到中性，得到有機無機比為9 : 1的多孔復(fù)合支架材料，支架的孔隙率約為85% 有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性支架材料。
權(quán)利要求
1、一種有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性材料，其特征在于它以表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石為無機成分，以可生物降解的水溶性高分子材料為有機成分，按有機成分∶無機成分＝10∶1～1∶9的質(zhì)量比合成。
2、 如權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性材料，其特征在于所述無 機成分即表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石與其表面的二氧化硅的質(zhì)量比為 1~訓(xùn)0:1。
3、 如權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性材料，其特征在于所述有 機成分即可生物降解的水溶性高分子材料為殼聚糖，膠原，明膠，纖維素，聚乙烯醇， 蛋白多肽，透明質(zhì)酸，硫酸軟骨素中的一種或幾種。
4、 一種如權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性材料，其特征在于經(jīng)過下列步驟制得步驟一、納米羥基磷灰石水分散液的制備將納米羥基磷灰石置于室內(nèi)至少24小時進行陳化，用水洗凈陳化的納米羥基磷灰石，加水配制成羥基磷灰石質(zhì)量含量為2.5 25%的水分散液，備用；步驟二、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石制備(1) 活性正硅酸溶液的制備在攪拌狀態(tài)下向二氧化硅含量為0.5~20%的硅酸鈉水溶液中加入活化陽離子交換 樹脂，直至溶液pH值為9 11，然后過濾除去溶液中的陽離子交換樹脂后，即得活性正 硅酸溶液；(2) 納米羥基磷灰石表面包覆二氧化硅在室溫、攪拌狀態(tài)下，將所得活性正硅酸溶液加入到步驟一的納米羥基磷灰石水 分散液中進行混合，加入量以正硅酸溶液中所含二氧化硅與羥基磷灰石質(zhì)量比為1:1-1000計，之后至少攪拌1小時，在混合液的pH值為8 11，反應(yīng)溫度為25 90'C條 件下，繼續(xù)攪拌2 48小時，之后將反應(yīng)產(chǎn)物用水洗滌至少3次，得到表面包覆二氧化 硅的納米羥基磷灰石；步驟三、表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石與高分子材料的合成 在室溫下，將歩驟二所得的表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石與水配制成固體 含量為2.5~25%的分散液；按納米羥基磷灰石水溶性高分子二10:1 1:9的質(zhì)量比， 將固體含量為2.5~25%的表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石分散液與濃度為1~20%的水溶性高分子溶液進行混合，同時按高分子質(zhì)量的0.5 5%加入水溶性高分子交聯(lián)劑， 攪拌30分鐘 12小時后，將反應(yīng)產(chǎn)物用水洗滌至少3次；之后采用現(xiàn)有技術(shù)的冷凍干 燥法，獲得孔隙率在80~95%的多孔支架材料，或者采用現(xiàn)有技術(shù)的熱壓干燥法獲得密 實的塊狀材料。
5、如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述步驟三中的交聯(lián)劑為戊二醛， 乙醛，乙二醇縮水甘油醚、三羥甲基丙垸三縮水甘油醚中的任意一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機無機復(fù)合的骨修復(fù)生物活性材料，它以表面包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石為無機成分，以可生物降解的水溶性高分子材料為有機成分，并按有機成分∶無機成分＝10∶1～1∶9的質(zhì)量比合成。本發(fā)明提出的這種以表層包覆二氧化硅的納米羥基磷灰石為無機成分的復(fù)合骨修復(fù)生物材料，相對于以單純的納米羥基磷灰石為無機成分的復(fù)合骨修復(fù)材料，具有更好的生物反應(yīng)活性，克服了現(xiàn)有的以硅摻雜改性的燒結(jié)羥基磷灰石為無機成分的復(fù)合骨修復(fù)材料，因羥基磷灰石晶體過大，團聚嚴(yán)重等缺陷，而帶來的生物活性低，界面反應(yīng)活性差等問題，具有更好的生物反應(yīng)活性的特點。
文檔編號A61L27/02GK101401964SQ20081023357
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者宋志國, 尹兆益, 邱建備 申請人:昆明理工大學(xué)