[發明專利]一種生物活性復合材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201710122217.3
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN108530851B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 邱東;任輝輝;張忠民;趙慧宇;李愛玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所;中國科學院大學
• 主分類號: A61K31/695
• 分類號: A61K31/695
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

本發明涉及生物活性復合材料及其制備方法和用途，該復合材料聚檸檬酸二醇酯與生物活性玻璃進行復合，或者進一步用硅烷偶聯劑對聚檸檬酸二醇酯進行改性，具備良好的生物活性、骨傳導性、生物相容性和可控的可生物降解性，同時力學性能有較大提高，且制備方法工藝簡單，易于生產。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料技術領域，具體涉及一種生物活性復合材料及其制備方法和用途。

背景技術

隨著人口的老齡化趨勢日益加重，因外傷、疾病、老齡化、骨腫瘤等引起的骨缺損發病率逐年增加，已經成為人類健康面臨的主要問題之一。臨床上用于骨缺損的修復和替代材料主要有自體骨，異體骨和人工合成骨修復材料。自體骨是最理想的骨修復材料，但是自體骨來源有限，而且需要對患者進行二次手術從而增加患者的傷痛；異體骨則存在疾病傳播和免疫排斥反應等問題。因此，對人工合成骨修復和替代材料的需求日益增大。

近年來，聚檸檬酸二醇酯(Poly(diol citrates),PDC)作為一種新型的人工合成材料，因其優良的生物相容性、可控的生物降解性和簡單的合成途徑受到廣泛關注。但PDC是一種軟的高分子材料，力學性能很低(楊氏模量<2MPa)且無生物活性，這限制了PDC在骨修復領域的應用。

生物活性玻璃(bioactive glass,BG)是一類具備良好生物活性、骨傳導性和生物相容性的骨修復材料。在體液環境中，在其材料表面能夠形成與骨組織成分類似的羥基磷灰石(hydroxyapatite,HA)，從而使骨組織與材料之間形成牢固的化學鍵合，誘導新骨組織形成；此外，其析出的離子，尤其是Si和Ca離子，能夠在基因水平刺激骨細胞從而促進骨組織修復。根據相關文獻報道，相較與其它無機陶瓷粒子，如HA、磷酸三鈣(tricalciumphosphate,TCP)，BG可以更有效的促進骨組織修復。然而，BG易脆裂且其固有脆性使其加工困難，從而限制了其在臨床上的應用范圍。將BG粒子和PDC復配制成復合材料可以克服二者的缺點，制備出兼具二者優良性能的復合材料。然而近年來開發的PDC/BG復合材料中BG含量較低(BG含量≤30wt.％)且BG與PDC相互作用不強，得到的復合材料仍表現出較強的彈性體性質，力學性能不高且生物活性不夠好，不適用于骨組織缺損的修復。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型的生物活性復合材料及其制備方法。該復合材料具備良好的生物活性、骨傳導性、生物相容性和可控的可生物降解性，同時力學性能有較大提高，具有廣泛的應用前景。該制備方法工藝簡單，易于生產。

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種生物活性復合材料的制備方法，其包括如下步驟：

(1)聚檸檬酸二醇酯預聚物(簡稱PDC預聚物)的制備

將檸檬酸和二醇或多元醇進行縮合聚合反應，得到PDC預聚物；

(2)生物活性復合材料的制備

將步驟(1)得到的PDC預聚物和生物活性玻璃進行混合，攪拌均勻后，進行熱固化成型，得到生物活性復合材料；

其中，PDC預聚物和生物活性玻璃的重量比為25:75～65:35，優選為30:70～50:50。優選，該生物活性復合材料為檸檬酸基生物活性復合材料。

根據本發明，優選地，在步驟(1)中：二醇或多元醇選自1,8-辛二醇、木糖醇、聚乙二醇或其中兩種或三種的任意比例的混合物，進一步優選，聚乙二醇的分子量為150～600；檸檬酸和二醇或多元醇的摩爾比為1:(0.8～1.2)；縮合聚合反應在140～160℃下進行；反應時間10min～2h，進一步優選30～60min。根據本發明，優選地，熱固化成型在50～120℃下進行。

根據本發明的另一個方面，本發明提供了一種生物活性復合材料的制備方法，其包括如下步驟：

(1)聚檸檬酸二醇酯預聚物(簡稱PDC預聚物)的制備