[發明專利]一種稀土微納米材料與甲殼素復合骨植入材料及制備方法

有效

• 申請號: 202111118802.9
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113730659B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 黃晶;利月珍;李莉;楊潮暉;蔡忠星;王菲
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: A61L27/44
• 分類號: A61L27/44;A61L27/56;A61L27/50
• 代理公司: 沈陽一諾君科知識產權代理事務所(普通合伙) 21266
• 代理人: 劉麗娟

本發明公開了一種稀土微納米材料與甲殼素復合骨植入材料及制備方法，通過機械攪拌、超聲處理將堿性水溶液、稀土微納米材料、甲殼素粉充分混合后得到均勻混合液；將混合液轉移至聚四氟乙烯的模具中，放置在?20℃至?30℃的條件下冷凍，然后反復凍融，脫模后得到甲殼素凝膠；將甲殼素凝膠放入甘油或無水乙醇里浸泡，取出后用去離子水洗滌，直至洗滌至中性即得到復合骨植入材料。本發明以甲殼素為骨植入材料基體，引入稀土微納米材料，通過低溫凍融法，優化制備條件，制備出具有適宜孔徑、高孔隙率和良好機械強度及多功能性的骨支架材料，干燥后可形成類似骨髓腔的中空仿生結構，對骨修復和再生的研究具有重要的意義。

技術領域

本發明涉及骨植入材料領域，特別是一種稀土微納米材料與甲殼素復合骨植入材料及制備方法。

背景技術

理想的骨組織工程支架材料應具備有良好的生物相容性、良好的生物降解性、三維立體多孔結構、可塑性和一定的機械強度、骨誘導性和骨傳導性及易消毒性。對于單一的自體骨、異體骨、金屬材料、高分子材料、或是無機非金屬材料，這些材料各自存在不同的優勢和不足之處，因此，復合材料可以綜合發揮其優勢，彌補自身不足，是骨植入材料研究的一個重要方向。

有機材料中，天然高分子材料具有良好的生物相容性，尤其是甲殼素(Chitin)材料，化學名稱為β-(1,4)-2-氨基-脫氧-D-葡萄糖，是豐富的可再生資源。甲殼素廣泛分布于甲殼類貝殼、昆蟲殼、軟體動物及藻類骨骼中。作為一種天然陽離子生物聚合物，甲殼素及其衍生物具有良好的物理化學性質(例如機械穩定性、熱穩定性和吸附能力)和生物性質(例如生物相容性、生物降解性以及無毒性)，在生物礦化系統過程的分層控制中發揮至關重要的作用。利用甲殼素做成的納米復合支架材料表現出良好的細胞粘附和蛋白吸附性能。因此，在食品工業、材料科學和組織工程等領域的應用也越來越引起關注。雖然甲殼素在水、稀酸、一般有機溶劑等介質中溶解性能較差，導致其應用受限，但目前的低溫凍融法促進了甲殼素分子間氫鍵的鏈接，可形成體系均一的固體材料，這為甲殼素在骨植入材料的應用提供了堅實的基礎，其制備工藝、力學性能優化和提升的空間也很大，具有進一步研究的重要意義。

自1794年被芬蘭化學家加多林(John Gadolin)發現以來，稀土由于其優異的光、電、磁效應，科學家們逐步探索其在各個領域應用。從軍事、冶金、石油化工到用于光電材料的玻璃陶瓷，再到農業領域，稀土的介入促進了人類科技的躍升。例如，稀土加入鋼、鑄鐵、有色金屬后，可改變金屬材料的物化性質，使金屬材料塑形、韌性、耐蝕、耐磨、抗疲勞性能得以改善。隨著二十世紀微納米材料的發展，稀土材料的研發仍未止步，從稀土微納米材料的調控合成，到其在新領域的拓展應用，科學家們希望稀土微納材料會帶來科技進一步的變革和創新。生物醫用材料中，早期受到關注的稀土材料有硝酸鈰-磺胺嘧啶銀、碳酸鑭和釓基造影劑等，分別用于治療深度燒傷、晚期腎衰竭高磷酸血癥和磁共振成像(MRI)造影，對其作用機理和生物安全性也相繼進行了研究和探討，大部分人們認為稀土材料的生物效應呈現濃度依賴的兩面性，即低濃度正效應高濃度負效應(hermesis效應)。目前的研究也證實這一假說。2019年，X.H.Cheng課題組使用稀土(RE)氯化鑭對碳納米管(CNTs)進行改性，獲得稀土改性碳納米管(RECNTs)，將改性的碳納米管摻入環氧樹脂(EP)中以制備復合材料。未處理的碳納米管(CNTs/EP)、酸化制備的碳納米管(ACNTs/EP)、酸化碳納米管和稀土協同改性(REACNTs/EP)與純EP相比，RECNTs/EP的極限拉伸強度和拉伸模量分別提高了33.9％、73.7％，而REACNTs/EP的性能分別提高了50.7％、90.9％，表明RE對提高碳納米管增強復合材料的力學性能有很好的效果。因此，充分開發利用稀土微納米材料的特異性，探索擴展新的適宜的應用方向是目前研究的重點。