[發明專利]一種納米碳晶改性的聚乳酸基骨科材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201611228321.2
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106806944A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 張洪濤;尹維召;楊晉中;武艷強;李盟
• 申請（專利權）人: 河南省豫星華晶微鉆有限公司
• 主分類號: A61L27/44
• 分類號: A61L27/44;A61L27/58;C08G63/08;C08G63/82
• 代理公司: 鄭州立格知識產權代理有限公司41126
• 代理人: 李紅衛

技術領域

本發明屬于骨科材料制備領域，具體涉及一種納米碳晶改性的聚乳酸基骨科材料及其制備方法。

背景技術

在醫藥領域中，常用的骨科材料為金屬材料和聚乳酸類生物降解材料，但金屬骨科材料的強度、韌度等機械性能遠大于人體骨骼，且不能隨著骨愈合過程動態變化，出現“應力遮蔽”現象，并且經常導致骨質疏松和骨退化；聚乳酸（PLA）也叫聚丙交酯，是由乳酸聚合而成，是一種由可再生植物資源如谷物或秸稈為原料，發酵得到乳酸，再經過聚合制備而成的高分子材料，來源豐富，生產過程無污染而且產品可以生物降解，是理想的綠色高分子材料，聚乳酸類生物降解材料相比金屬材料，能降解吸收，避免愈合后的二次手術，而且可以有效克服“應力遮蔽”，提高骨骼自身修復效果，但聚乳酸作為骨科材料自身存在著強度不高、熱膨脹系數大、韌性差、與生物體的親和力差等缺點，如中國發明專利“一種納米碳磷灰石/殼聚糖- 聚乳酸骨組織工程支架材料的制備方法” （公開號CN101491702 B），它是由以冰醋酸和少量水作為聚乳酸和殼聚糖的共溶劑配制成聚乳酸和殼聚糖的共溶液，并直接把粉末狀的納米碳磷灰石加入聚乳酸和殼聚糖的共溶液中，然后加入NaOH 溶液相分離成型制備納米碳磷灰石/ 殼聚糖- 聚乳酸多孔復合支架材料。

納米碳晶是一種新型的平均尺寸在2-5nm之間的碳納米材料，它具有強度高、耐磨性好、比表面積大、表面活性大，易于功能化改性的特點，所以它的加入必將對聚乳酸起到很好的增強作用；同時它具有極好的生物相容性，能隨正常的代謝排出體外，而且對身體無毒副作用，是極佳的生物高分子改性材料，但由于納米碳晶和普通納米材料一樣，容易團聚，現有技術無法將納米材料均勻分散到聚乳酸中，因此現有的制備聚乳酸基骨科材料的方法需要進一步改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米碳晶改性的聚乳酸基骨科材料及其制備方法。

基于上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種納米碳晶改性的聚乳酸基骨科材料，其特征在于，由以下原料制成：丙交酯89-98wt%，催化劑0.3-2wt%，納米碳晶1-10wt%。

進一步的，所述的納米碳晶為改性納米碳晶，其改性方法如下：

a.超聲波堿洗：將納米碳晶放入裝有堿液的超聲波清洗機中攪拌清洗，超聲波頻率為25-35KHz，堿液為10-12wt%的NaOH溶液，堿液溫度為50-60℃，攪拌速度為25-30rpm，攪拌時間為25-30min；

b.超聲波水洗：將堿洗后的納米碳晶放入裝有去離子水的超聲波清洗機中攪拌清洗，超聲波頻率為30KHz，攪拌速度為25-30rpm，攪拌時間為25-30min，取上層清液測量pH值，反復清洗直至pH=7；

c.酸洗活化：將經過清洗后的納米碳晶加入酸洗液中，在90℃下加熱回流1-2h，然后以1000rpm-2000rpm的速度離心沉淀，酸洗液為濃硫酸和濃硝酸的混合液。

d. 超聲波水洗：將酸洗后的納米碳晶放入裝有去離子水的超聲波清洗機中攪拌清洗，超聲波頻率為30-45KHz，攪拌速度為20-25rpm，攪拌8-10min，取上層清液測量pH值，反復清洗直至pH=7；

e.烘干：將d步驟超聲波水洗后的納米碳晶以3℃/min的速率逐步升溫到180-200℃，保溫3h后隨爐溫冷卻，然后密封儲存待用。

進一步的，所述的酸洗液中濃硫酸和濃硝酸的質量之比為2:1-4:1。

進一步的，所述的丙交酯由以下步驟制成：按照重量比100:（0.5-3）:（20-50）:（50-200）取乳酸水溶液、催化劑、甘油、乙醇溶劑，將乳酸水溶液和催化劑加入反應釜中在120-180℃下反應并脫水，然后減壓至0.1-10kPa蒸餾，直至無水分餾出，得乳酸低聚物；向乳酸低聚物中加入甘油，使之充分溶解，在200℃和1KPa以下進行減壓蒸餾，收集餾出物、冷卻、抽濾、除去溶劑，得粗丙交酯；然后加入無水乙醇，在60-80℃水浴中溶解，溶解完畢后在0-15℃的冷水浴中重新結晶，抽濾除去乙醇溶劑，分離出丙交酯晶體，將丙交酯晶體在真空干燥器內干燥，儲存待用。

進一步的，所述的催化劑為氧化物類催化劑或者錫化物類催化劑。

進一步的，所述的氧化物類催化劑為氧化銻或氧化鋅或五氧化二磷。

進一步的，所述的錫化物類催化劑為辛酸錫或亞辛酸錫或硫酸錫。