[發(fā)明專利]一種用于骨修復(fù)的多孔生物壓電復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710216614.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-05
• 公開（公告）號(hào): CN107117956A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王安東;陳彩鳳;季駿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/447
• 分類號(hào): C04B35/447;C04B35/495;C04B35/626;C04B35/622;C04B38/10;A61L27/10;A61L27/12;A61L27/56;A61L27/50
• 代理公司: 江蘇縱聯(lián)律師事務(wù)所32253
• 代理人: 蔡棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于骨修復(fù)的多孔生物壓電復(fù)合材料及其制備工藝，具體為采用發(fā)泡法制備多孔鈮鋰鈉鉀(LNK)-羥基磷灰石(HA)復(fù)合材料的一種新方法。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，生物學(xué)和生命科學(xué)都得到了飛速的發(fā)展，同時(shí)由于日趨嚴(yán)重的人口老齡化和交通事故的頻繁發(fā)生，人們對(duì)生物醫(yī)用材料的需求越來越多，質(zhì)量要求也越來越高。目前，主要的生物醫(yī)用材料分為：醫(yī)用金屬材料、醫(yī)用無機(jī)材料、醫(yī)用高分子材料、醫(yī)用復(fù)合材料等。上述材料擁有較好的生物相容性和物理相容性，但是生物活性較差，有時(shí)需要對(duì)材料進(jìn)行表面改性，加工工藝復(fù)雜且成本較高。因此，探索出一種擁有良好的生物活性材料已成為研究熱點(diǎn)。

生物陶瓷材料由于其化學(xué)穩(wěn)定性好、化學(xué)親和性好、無毒性、無致癌作用，受到了廣泛關(guān)注。但當(dāng)前的常用生物陶瓷材料普遍為燒結(jié)致密的產(chǎn)品，比表面積小，開口氣孔極少，與生物體內(nèi)組織接觸面積小，內(nèi)部環(huán)境相對(duì)封閉，細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)的空間受到限制，從而抑制了生物材料修復(fù)的效率。相比而言，多孔材料則具有較大的比表面積，孔隙結(jié)構(gòu)有利于人體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)胞的進(jìn)入，可呈現(xiàn)出更加優(yōu)異的修復(fù)效果。

無鉛壓電陶瓷鈮酸鋰鈉鉀（LNK）由于其壓電性能優(yōu)異、生物相容性好、組分均無毒性，在生物材料領(lǐng)域受到了越來越多的關(guān)注。當(dāng)前研究表明：生物體骨內(nèi)產(chǎn)生的微電流有利于骨細(xì)胞的增殖和分化，促進(jìn)基質(zhì)的形成和成熟，從而增加骨形成，有效地進(jìn)行生物體修復(fù)。羥基磷灰石(HA)已經(jīng)被證明具有良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性，被視為骨缺損修復(fù)的理想材料，同時(shí)羥基磷灰石能協(xié)調(diào)成骨、破骨細(xì)胞的相互作用，有效促進(jìn)成骨。在體液的作用下，其會(huì)發(fā)生部分降解，游離出鈣和磷，并被人體組織吸收、利用、生長(zhǎng)出新的組織，從而產(chǎn)生骨傳導(dǎo)作用。

目前，制備多孔陶瓷材料的方法主要有擠壓成型法、發(fā)泡法、有機(jī)泡沫浸漬法、添加造孔劑法、溶膠凝膠法等。如Colombot利用甲基羥基硅氧烷浸漬聚氨酯泡沫制備出SiOC多孔陶瓷，孔徑在300-600μm。吳皆正用十二烷基磺酸鈉和碳酸鈣為發(fā)泡劑，以石英砂為原料，制成了氣孔率為35%-55%，孔徑分布窄的微米級(jí)多孔陶瓷。王建以萘粉為致孔劑，以β-磷酸三鈣和生物活性玻璃為主要原料制成了氣孔率為75%的多孔β-磷酸三鈣。Jin將正硅酸乙酯加入酚醛樹脂中進(jìn)行水解，硝酸鎳作為孔調(diào)節(jié)劑，形成凝膠后經(jīng)碳熱還原反應(yīng)生成孔徑為10nm的介孔SiC陶瓷。

以上方法能制備出各類多孔陶瓷材料，但是在制備工藝中均部分使用了高分子材料，此類材料大多在使用中有刺激性味道，對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生不適感，不適于用作醫(yī)用材料。例如十二烷基磺酸鈉在使用中就要避免吸入、避免與皮膚和眼睛接觸；萘粉為易揮發(fā)并有特殊氣味的多環(huán)烴晶體，萘?xí)斐扇苎载氀⒏闻K和神經(jīng)系統(tǒng)損傷、白內(nèi)障和視網(wǎng)膜出血等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于骨修復(fù)的多孔生物壓電復(fù)合材料及其制備方法，以杜絕有毒物質(zhì)，提高骨修復(fù)或骨替代的壓電性能、孔洞分布均勻性、孔洞大小對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的適合性，更利于骨修復(fù)。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明使用無毒、對(duì)人體無害且生物相容性好的原料，采用發(fā)泡法制備一種可用于骨修復(fù)或骨替代的壓電性能優(yōu)異、孔洞分布均勻、孔洞大小適合細(xì)胞生長(zhǎng)的多孔鈮酸鋰鈉鉀/羥基磷灰石（LNK-HA）生物壓電復(fù)合材料。本發(fā)明使用蛋清為發(fā)泡劑，將壓電性能優(yōu)良且對(duì)人體無害的無鉛鈮酸鋰鈉鉀壓電陶瓷（LNK）與生物相容性優(yōu)異的羥基磷灰石（HA）復(fù)合，制備出生物壓電復(fù)合材料。其中蛋清中的蛋白質(zhì)為高分子化合物，具有很高的表面活性，它可通過分子內(nèi)和分子間氫鍵的作用形成穩(wěn)定的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使通過機(jī)械攪拌產(chǎn)生的氣泡能夠穩(wěn)定地保留在陶瓷漿料中。另外蛋白質(zhì)在高于一定溫度時(shí)會(huì)發(fā)生凝固，從而促使整個(gè)多孔陶瓷漿料固化成型，并使得成型后陶瓷配體具有較高的強(qiáng)度。因此，蛋白質(zhì)是一種綠色、兼具發(fā)泡、穩(wěn)泡、固化為一體的發(fā)泡劑具體技術(shù)方案如下地：

一種用于骨修復(fù)的多孔生物壓電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：以天然蛋清為發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和固化劑，采用發(fā)泡法制備多孔鈮鋰鈉鉀/羥基磷灰石(LNK-HA)生物壓電復(fù)合材料，具體包括以下步驟：