[發明專利]一種左旋聚乳酸-改性MgO納米棒復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410089334.0
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103819702A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 陳民芳;曹秀香;劉貝;王亮
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L67/04;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/22;A61L31/14
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

?本發明屬于有機/無機納米復合材料技術領域，特別是一種左旋聚乳酸-改性MgO納米棒復合材料的制備方法。

背景技術

隨著人口老齡化趨勢的加重，以及工業、交通等導致的骨創傷發生率的逐年增加，臨床上對新型骨修復材料的需求非常巨大。而目前應用的骨折內固定材料以生物惰性不銹鋼及鈦合金為主，易因應力遮擋效應導致骨溶解，必須在骨折愈合后二次手術取出。復雜的骨創傷、骨髓炎和骨腫瘤術后留下的較大尺寸骨缺損也需要大量植骨修復，而自體骨或異體骨移植因受諸多客觀因素制約難以滿足需要，由可降解支架材料填充和修復是理想的治療方法。然而，能夠同時具有足夠的力學性能、良好的生物活性和生物相容性，又可生物降解的骨修復材料目前還是空白。事實上，骨組織工程的進展也同樣期待這類材料的開發。

高分子量左旋聚乳酸（PLLA）因其足夠的初始強度、良好的生物相容性和降解性，是目前商用可降解骨植入器件的首選材料，已在臨床上用于非承重骨的修復。但其使用中暴露出的缺陷限制了其廣泛應用。主要問題是：1）植入初期降解速度和強度損失過快，并因自催化效應使降解過程不可控，更無法與新骨生長相匹配；2）降解中間體乳酸強烈降低體液pH值，使植入體周圍環境呈明顯酸性；3）乳酸中間體的酶解降解速度過慢，2-3年才可完全降解。因此，植入后期,材料占位不僅阻礙新生組織長入，還因乳酸的酸性誘發人體的無菌性炎癥反應?。

鎂及鎂合金是近年來廣泛研究的另一類可腐蝕吸收生物材料，有望成為新一代強度高、活性好的可降解骨修復材料。但其不均勻點蝕和降解速率過快的難題仍沒有有效的解決方案。近年來在生物鎂合金的研究中發現，鎂合金在體液中腐蝕釋放大量的Mg²⁺離子和OH^-離子，導致體液的pH值升高?。

?近期，F.?Ma等以表面己內脂改性MgO納米顆粒與PLLA共混，實現了MgO在PLLA基體中的均勻分布，不僅提高了強度，而且顯著抑制了pH值的降低。但MgO顆粒的增強效果并不顯著，且復合材料塑性是下降的，也沒有對MgO顆粒調控聚乳酸降解過程的系統研究和機理分析。說明表面己內脂改性的MgO納米顆粒與PLLA基體的界面結合狀態并不理想。前期，我們將1.5wt%Mg粉加入5wt%HA/PLA的復合材料中，雖然材料的強度無明顯變化，但對PLLA降解過程中pH值的中和作用是十分顯著的。2013年香港大學KelvinW.K.Yeung的研究小組將聚合物改性的微米級Mg顆粒加入PCL中，顯示了Mg²⁺離子對調控PCL降解，抑制降解導致的pH值降低，以及增強復合材料生物活性，促進新骨生長的積極作用，是具有潛在應用前景的骨折固定替代材料。

為達到既調控PLLA降解又顯著改善其力學性能的目的，本發明提出以富含羧基的可降解有機物（DL-蘋果酸與低分子量聚乳酸的無規共聚物）改性MgO納米棒，并與PLLA共混,?通過原位鍵合制備PLLA/g-MgO-r復合材料的方法，目前國內外未見公開報道。

發明內容

本發明的目的是針對上述存在問題，提供一種左旋聚乳酸-改性MgO納米棒復合材料的制備方法，該制備方法工藝簡單、易于實施；制得的復合材料可用于制備包括骨釘、骨板和松質骨螺釘的骨折內固定制品，能滿足骨修復臨床需要的降解性能和力學性能。

本發明的技術方案：

一種左旋聚乳酸-改性MgO納米棒復合材料的制備方法，包括下述步驟：?

1）MgO?納米棒的制備

將MgC1₂·6H₂O溶解于去離子水中得到濃度為0.6g/ml的氯化鎂溶液，在25℃溫度下攪拌20min后，加入直徑小于50nm、長徑比大于10的MgO納米棒，在45℃溫度下繼續攪拌20-22h，然后離心、用水洗滌至少四次，最后用乙醇洗滌，離心分離得到氯氧化水泥[Mg_x(OH)_yCl_z?^._?nH₂O]沉淀物，將上述沉淀物依次用水、乙醇洗滌后，加入到NaOH溶液中，在45℃溫度下攪拌反應3h，然后依次用水、乙醇洗滌，干燥后經煅燒后得到MgO納米棒；?

2）MgO?納米棒的表面改性

將DL-蘋果酸、分子量為500-1000的聚乳酸和MgO納米棒混合，在真空度0.05MP、溫度為80-150℃條件下磁力攪拌反應5-10h，將得到的產物用乙酸乙酯洗滌三次后，在40-60℃下真空干燥10-30min，得到粉末狀改性MgO納米棒；