[發明專利]納米羥基磷灰石取向分布增強聚乳酸復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410305882.2
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN104130560A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 劉德寶;馬曉剛;劉一馳;陳民芳
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K9/10;C08K7/00;C08K3/32;B29C45/76
• 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

?本發明涉及醫學外科用材料制備技術，特別是一種納米羥基磷灰石取向分布增強聚乳酸復合材料的制備方法。

背景技術

醫用金屬材料(不銹鋼、鈷基合金、鈦合金等)是目前應用最廣泛的骨折內固定材料，然而與人體骨剛性上的不匹配常導致應力遮擋作用；在生理腐蝕與磨損作用下可能釋放有毒金屬離子及微顆粒，造成局部組織炎癥；材料不能降解，骨愈合后必需通過二次手術取出，增加了病人經濟及心理上的負擔和肉體的痛苦。因此，在骨損傷手術中，用可體內降解材料代替傳統的非降解金屬材料越來越受到重視。聚乳酸(polylactide,PLA)是一種生物降解性的聚合物,?其良好生物相容性已得到美國食品和藥品管理局(FDA)的認可。它的最終降解產物是CO₂和H₂O,中間產物乳酸也是體內正常糖,因此,PLA在生物體內降解后不會對生物體產生不良影響，而且在體內降解過程中強度逐漸下降，應力慢慢轉移至骨折部位，可避免應力遮擋作用，同時具有較好的熱成型性，是一種理想的內植材料。相關研究人員已陸續開展了聚乳酸作為骨折內固定材料的研究，由它制成的骨釘、骨板已在臨床上得到了應用。

然而單一聚乳酸作為骨固定材料的絕對力學強度較低，一般只適用負荷較小的諸如頜面骨等骨折部位的固定；其降解中間體呈明顯酸性，并自催化降解過程使之不可控，易引起體內無菌性炎癥反應，而且缺乏骨結合能力；對X光具有穿透性，不便于臨床上顯影觀察。因此對聚乳酸進行改性以提高其相關服役性能成為了研究熱點，例如采用共聚、交聯等化學改性聚乳酸方法；共混、增塑等物理改性方法以及將纖維或生物陶瓷顆粒引入到聚乳酸基體中的復合改性方法。這其中復合改性由于可以對材料的特性取長補短,具有很好的靈活性與良好的性能，成為學者們關注的焦點,也成為骨科內固定材料發展的重要領域。例如通過氧化物、碳及碳纖維、生物活性玻璃和鈣磷化合物等無機顆粒或纖維增強聚乳酸的研究已經取得了可喜的進展。SiO₂、Ti?O₂、C60、碳納米管和碳纖維^]是一類生物惰性無機填充物，與聚乳酸共混所得復合材料的力學性能得以改善，但對PLA降解的控制不明顯,生物活性沒有改觀。相比之下，鈣磷化合物和生物玻璃一類生物活性陶瓷等與聚乳酸的復合改性則兼顧了上述兩方面。采用特殊擠壓工藝制備的羥基磷灰石/聚乳酸（HA/PLA）復合材料，抗彎強度和彎曲模量可分別達到270MPa和12Gpa；?有機物改性的缺鈣HA短纖維（CDHA）和偏磷酸鈣晶須(β-CMP)?與PLA組成的復合材料除力學性能顯著提升外,還因聚乳酸降解的酸性被鈣磷化合物的堿性所緩沖的原因，在一定程度上抑制了自催化效應。同時鈣磷化合物的存在還為細胞生長、組織再生提供了良好的環境，更加符合骨組織工程材料的生物學要求。但迄今為止，該類復合材料的初始機械性能（強度、韌性）不足以及暴露于生理環境后過早地喪失其機械強度的問題仍然沒有得到很好的解決，主要在HA在PLA基體中分散的均勻性、HA和PLA兩相界面結合性問題及缺乏有效的加工成型強韌化手段等方面沒有獲得很好的解決方法。

發明內容

本發明的目的在于針對上述存在問題，提供一種納米羥基磷灰石取向分布增強聚乳酸復合材料的制備方法，該制備方法可提高陶瓷相顆粒在鎂金屬基體中分布的均勻性，提高羥基磷灰石與聚乳酸基體的界面結合強度以及通過剪切強韌化變形手段達到具有納米羥基磷灰石顆粒取向排布結構的復合材料，提高該復合材料的綜合力學性能。

本發明的技術方案：

一種納米羥基磷灰石取向分布增強聚乳酸復合材料的制備方法，步驟如下：?