[發明專利]無定形磷酸鈣/聚乳酸靜電紡絲支架的制備

在審

• 申請號: 201710406452.3
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107126582A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 牛旭鋒;田豐;樊瑜波;陳思倩
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61L27/46
• 分類號: A61L27/46;A61L27/50;A61L27/58
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技術領域

本發明屬于生物醫用材料領域。更具體地說，本發明涉及一種人工骨修復支架材料的制備方法。

背景技術

骨缺損修復材料是臨床需求量最大的生物醫用材料之一，骨缺損患者每年可達到數百萬人之多，并且有日益增多的趨勢，骨修復材料市場巨大，尋找更好的骨組織修復材料已成為生物醫用材料研究的前沿和熱點問題。盡管骨組織本身有較強的自我修復能力，但其能力非常有限且只能在缺損較小的情況下進行，對于無法自我修復的缺損通常采用異體或者自體的骨移植，但是，自體或異體骨移植會給患者帶來二次損傷、且供體的來源十分有限。因此，研發出能夠對骨組織進行修復和功能重建的人工骨修復材料具有重要的臨床意義。

天然骨的組分主要包括水和羥基磷灰石類的磷酸鈣類礦物以及以膠原纖維為主的有機基質。納米磷酸鈣礦物的成核、生長、晶型的有序排列等都受到有機基質模板的調控。近些年來國內外研究人工骨修復材料的一個重要方向是通過模仿天然骨的成分、結構特性以及骨的礦化機制，對材料的組成和結構進行設計，這種人工合成的新型仿生材料已成為生物醫用材料發展的主要趨勢之一。

靜電紡絲法是制備聚合物納米纖維常用的方法之一，靜電紡絲納米纖維的多孔結構與細胞外基質類似，因此，靜電紡絲法制備的納米材料廣泛應用于藥物載體和組織工程支架。通過在納米纖維中加入多功能分子等提高納米纖維的細胞黏附性，具有生物活性的無機成分加入到納米聚合物中可以制備出多功能的生物材料。本發明中，通過靜電紡絲方法在聚乳酸納米纖維中加入無定形磷酸鈣陶瓷提高材料的生物活性，復合納米纖維材料為骨組織修復提供促進成骨細胞增值和分化的Ca²⁺和PO₄^3-，聚乳酸能夠充當骨缺損的支架材料，隨著新骨的形成無定形磷酸鈣通過再沉淀轉化為骨組織的基本成分羥基磷灰石，聚乳酸在體內降解成CO₂和H₂O，通過循環排出體外，無定形磷酸鈣的加入同時緩解聚乳酸降解產生的酸引起的炎癥反應。這一發明為骨組織工程的進一步發展提供新的思路，具有重要的理論和現實意義。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于將無定形磷酸鈣引入聚乳酸纖維中，將無定形磷酸鈣和聚乳酸纖維相結合，制備出一種多功能性的復合骨修復材料。

本發明提供了一種無定形磷酸鈣/聚乳酸靜電紡絲支架的制備方法，包括下列步驟：

(1)采用化學濕法將含鈣離子的溶液倒入含磷酸根離子的溶液中，并保持反應過程中的pH值為7.4不變，制備出無定形磷酸鈣，并通過離心、冷凍干燥得到無定形磷酸鈣粉末以待備用；

(2)稱取一定量的聚乳酸溶解在混合溶劑體系中；

(3)稱取適量的無定形磷酸鈣粉末，倒入聚乳酸溶液中，超聲30min使粉末分散更均勻；

(4)將分散均勻的溶液倒入注射器中，設置好靜電紡絲參數，打開直流高壓電源，在錫箔紙上可接收得到紡絲薄膜；

上述方法中所述含鈣離子的溶液為Ca(NO₃)₂·4H₂O溶液，磷酸根離子的溶液為(NH₄)₂HPO₄溶液。

上述方法中所述混合溶劑為二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺以體積比7:3的比例配置的溶劑體系，并且所配置的溶液中Ca/P的摩爾比為1.67。

上述方法中所述電紡參數為靜電紡絲電壓20kV，接收距離12cm，注射泵的推進速率0.4mL/h。

本發明與現有技術相比，其主要優點為：

(1)無定形磷酸根在水溶液中能夠通過轉化再沉淀形成羥基磷灰石，同時釋放的Ca²⁺和PO₄^3-能夠在新骨形成過程中又被重新利用，促進成骨細胞分化，促進更多新骨的形成和骨整合。

(2)本發明得到的是一種新穎的復合纖維材料，聚乳酸在體內降解成CO₂和H₂O，通過循環排出體外，無定形磷酸鈣的加入同時緩解了聚乳酸降解產物呈酸性易引起組織炎癥反應的缺點。

(3)本發明制備的復合材料既具有很好的生物相容性和降解性，更具有與人體骨組織相匹配的力學特性，有很廣闊的應用空間。

(4)樣品的制備方法簡單，操作過程可實時監測。

附圖說明

附圖為靜電紡絲裝置的示意圖。

具體實施方式