一种壳聚糖微球表面矿化的制备方法技术

一种壳聚糖微球表面矿化的制备方法，属于医用材料领域，其步骤如下：（1）利用乳化‑交联法制备壳聚糖微球；（2）配置矿化液；（3）将所制备的壳聚糖微球粉末置于所配置的矿化液中一定温度下进行矿化反应一定时间，静置沉淀，洗涤，烘干，即得到壳聚糖微球表面矿化复合材料。本发明专利技术通过矿化法在壳聚糖微球表面原位生成了大量的分散均匀，片状纳米羟基磷灰石晶体。本发明专利技术在温和条件下实现了高分子微球表面纳米羟基磷灰石晶体的成分、结构及其含量的精确控制，从而制备出具有高表面活性和良好成骨活性的类骨磷灰石表面，工艺稳定，成本低廉，能实现大规模生产。本发明专利技术在骨组织工程临床方面具有广泛的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种壳聚糖微球表面矿化的制备方法，属于医用生物材料，在骨组织工程临床方面具有广泛的应用意义。
技术介绍
纳米羟基磷灰石是人体骨无机质的主要成分，具有优异的理化性能和生物学效应，是理想的骨修复替代材料。然而传统方法制备的纳米羟基磷灰石存在颗粒较大、分散不均匀、有团聚现象及与基体之间的结合强度弱等缺点，并且在制备方法上也存在成本高、难以控制、重复性差等不足。矿化法是利用生物矿化机理，以有机物通过静电匹配或化学键合等方式调节无机纳米晶体的成核和生长，使得有机物可与无机物纳米粒子原位结合，从而生成与天然矿物具有相似结构和成分的矿化材料。因此从结构仿生的角度制备纳米羟基磷灰石晶体会具有良好的生物相容性和生物学功能。壳聚糖资源丰富，首先具有良好的生物相容性、生物活性、生物可降解性等优良的客观特性；其次它能为纳米羟基磷灰石提供特定的化学结合位点，可以使得羟基磷灰石晶体原位成核生长；再有，壳聚糖单体成分是糖胺聚糖，具有诱导刺激组织再生重建的活性和促进骨形成的作用。因此壳聚糖作为生物矿化模板的研究愈来愈受关注。已有学者利用仿生矿化法成功合成了纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料，此复合材料在纳米羟基磷灰石的分散性、粒径、团聚现象上有了一定的改善，在成分和结构上也具有了天然骨类似的某些特征，但是效果不显著，并且纳米羟基磷灰石的生长量无法达到天然骨中无机矿物所需的含量，因此不能得到与天然骨组织极为相似的成分和结构。
技术实现思路
本专利技术首先将壳聚糖制备成微球，提高壳聚糖基体的比表面积，从而增加了其与矿物纳米羟基磷灰石晶体的结合效率。其次利用六次甲基四胺分解缓慢控制体系pH值来实现壳聚糖微球表面的矿化机制，有利于精确调控壳聚糖微球表面纳米羟基磷灰石晶体的成分、结构和含量，从而得到与天然骨极其相似结构和性能的无机矿物。本专利技术提供具有与天然骨极其相似结构和性能且成本低廉的一种壳聚糖微球表面矿化的制备方法。一种壳聚糖微球表面矿化的制备方法，包括如下步骤：1、将液体石蜡与表面活性剂混合，搅拌后缓慢加入壳聚糖乙酸溶液，搅拌乳化3~4 h；，形成油包水乳液；其中，液体石蜡与壳聚糖质量比为200~1000；表面活性剂与壳聚糖质量比为2~30；壳聚糖乙酸溶液的浓度为1 wt%~6 wt%。逐滴加入交联剂进行交联，得到混合均匀的乳浊液。静置沉淀，依次用石油醚、异丙醇洗涤，干燥，即制得壳聚糖微球。所述的表面活性剂包括span80、Tween80，所用的交联剂包括戊二醛、香草醛；交联剂与壳聚糖质量比为0.1~0.5：1；2、将1 mol/L，150 mL的六次甲基四胺、50 mmol/L，50 mL的磷酸氢钠、125 mmol/L，50 mL的氯化钙置于500 mL容量瓶中，再用HCl调节使pH为4.5~6，充分溶解后水浴去除溶液中气泡，即配置得矿化液。3、将壳聚糖微球充分分散于所配置的矿化液中，壳聚糖微球与矿化液质量浓度为1~2 g/L，在35~90℃温度下连续搅拌反应3~ 12 h时间，得到混合均匀的溶液。静置沉淀，依次用去离子水、异丙醇洗涤沉淀，50~60℃下干燥10~12 h，即得矿化后的壳聚糖微球。经过以上工艺步骤，壳聚糖微球表面生长的纳米羟基磷灰石均匀分散、尺寸均一，呈片状或针状纳米结构。本专利技术在壳聚糖微球表面生成分散性良好、尺寸均一的片状或者针状纳米羟基磷灰石晶体，获得了具有高表面活性和成骨活性的类骨磷灰石表面，与天然骨组织极其相似的成分、含量和结构，具有良好的生物活性和生物学功能。壳聚糖微球表面可以为纳米羟基磷灰石提供特定的化学结合位点，使得羟基磷灰石与壳聚糖微球表面达到纳米级的原位复合，从而制备出稳定性良好的复合材料；另外用过饱和磷酸钙溶液为矿化液，通过矿化液中六次甲基四胺的缓慢分解增加溶液的pH值来精确调控纳米羟基磷灰石的结构和形貌，并且有利于纳米羟基磷灰石的持续生长。即形成具有良好生物活性和生物功能的类骨磷灰石表面。采用本专利技术制备的复合材料具有与天然骨组织极其相似的成分、含量和结构，具有良好的生物活性和生物学功能，在临床骨修复替代材料方面具有广泛的应用。本专利技术在温和条件下实现了高分子微球表面纳米羟基磷灰石晶体的成分、结构及其含量的精确控制，制备出具有高表面活性和良好成骨活性的类骨磷灰石表面，工艺稳定，成本低廉，能实现大规模生产。附图说明图1乳化-交联法制备的壳聚糖微球SEM图片。图2矿化法制备的壳聚糖微球表面矿化复合材料SEM图片。具体实施方式以下结合由附图所示实施例的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本专利技术的范围内。实施例1将110 g液体石蜡与3 g span80混合，搅拌后缓慢加入50 g 2 wt%的壳聚糖乙酸溶液，30℃搅拌乳化3 h，形成油包水乳液。逐滴加入0.0428 g的戊二醛进行交联3 h，得到混合均匀的乳浊液，静置沉淀；加入石油醚、异丙醇洗涤沉淀，50~60℃下干燥10 h，即得壳聚糖微球，壳聚糖微球粒径为5~15 μm（见图1）。将0.3 g所壳聚糖微球充分分散于250 mL且pH为4.5的矿化液中，在37℃下连续搅拌反应3 h，得到混合均匀的溶液。静置沉淀，依次用去离子水、异丙醇洗涤沉淀，干燥，即得矿化后的壳聚糖微球，矿化后的壳聚糖微球表面为针状纳米磷灰石结构（见图2）。实施例2将124.742 g液体石蜡与3.858 g span80混合，搅拌后缓慢加入60 g 4 wt%的壳聚糖乙酸溶液，37℃搅拌乳化3 h，形成油包水乳液。逐滴加入0.214 g戊二醛进行交联3 h，得到混合均匀的乳浊液。静置沉淀，加入石油醚、异丙醇洗涤沉淀，50~60℃下干燥12 h。将0.4 g的壳聚糖微球充分分散于250mL且pH为5的矿化液中，在70℃下连续搅拌反应12 h，得到混合均匀的溶液。静置沉淀，依次用去离子水、异丙醇洗涤沉淀，干燥，即得矿化后的壳聚糖微球。实施例3将124.742 g液体石蜡与3.858 g span80混合，搅拌后缓慢加入50 g 4 wt%的壳聚糖乙酸溶液，60℃搅拌乳化3 h，形成油包水乳液。逐滴加入0.214 g香草醛进行交联3 h，得到混合均匀的乳浊液。静置沉淀，加入石油醚、异丙醇洗涤沉淀，50~60℃下干燥11 h。将0.35 g的壳聚糖微球粉末充分分散于250 mL且pH为5.5的矿化液中，85℃连续搅拌反应12 h，得到混合均匀的溶液。静置沉淀，依次用去离子水、异丙醇洗涤沉淀，干燥，即得矿化壳聚糖微球。实施例4将127 g液体石蜡与3.5 g tween80混合，搅拌后缓慢加入50 g 3 wt%的壳聚糖乙酸溶液，50℃搅拌乳化4 h，形成油包水乳液。逐滴加入0.214 g戊二醛进行交联2 h，得到混合均匀的乳浊液。静置沉淀，加入石油醚、异丙醇洗涤沉淀，50~60℃下干燥10 h。将0.4 g的壳聚糖微球粉末充分分散于250 mL，pH为5.5的矿化液中，90℃连续搅拌反应3 h，得到混合均匀的溶液。静置沉淀，依次用去离子水、异丙醇洗涤沉淀，干燥，即得矿化后的壳聚糖微球。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳聚糖微球表面矿化的制备方法，其步骤如下：（1）将表面活性剂加入液体石蜡中，搅拌后加入壳聚糖乙酸溶液，30~60℃搅拌乳化3~4 h，形成油包水乳液；逐滴加入的醛类交联剂进行交联3~4 h，得到混合均匀的乳浊液；静置沉淀，依次加入石油醚、异丙醇洗涤沉淀，50~60℃下干燥10~12 h，即制得壳聚糖微球；所用的壳聚糖乙酸溶液的浓度为1 wt%~6 wt%；所用的液体石蜡与壳聚糖质量比为200~1000:1；所用的表面活性剂与壳聚糖质量比为2~30：1；所用的醛类交联剂与壳聚糖质量比为0.1~0.5：1；（2）分别取1 mol/L六次甲基四胺150 mL，50 mmol/L磷酸氢钠50 mL，125 mmol/L氯化钙50 mL；置于500 mL容量瓶中，用HCl调节pH值为4.5~6，定容，即配置得矿化液；（3）将壳聚糖微球充分分散于所配置的矿化液中，其中，壳聚糖微球与矿化液质量浓度为1~2 g/L；在35~90℃下连续搅拌反应3~12 h，得到混合均匀的溶液；静置沉淀，加入去离子水充分洗涤沉淀，离心分离后，用异丙醇洗涤沉淀，50~60℃下干燥10~12 h，即得矿化壳聚糖微球。

【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖微球表面矿化的制备方法，其步骤如下：（1）将表面活性剂加入液体石蜡中，搅拌后加入壳聚糖乙酸溶液，30~60℃搅拌乳化3~4 h，形成油包水乳液；逐滴加入的醛类交联剂进行交联3~4 h，得到混合均匀的乳浊液；静置沉淀，依次加入石油醚、异丙醇洗涤沉淀，50~60℃下干燥10~12 h，即制得壳聚糖微球；所用的壳聚糖乙酸溶液的浓度为1 wt%~6 wt%；所用的液体石蜡与壳聚糖质量比为200~1000:1；所用的表面活性剂与壳聚糖质量比为2~30：1；所用的醛类交联剂与壳聚糖质量比为0.1~0.5：1；（2）分别取1 mol/L六次甲基四胺150 mL，50 mmol/L磷酸氢钠50 mL，125 mmol/L氯化钙50 mL；置于500 mL容量瓶中，用HCl调...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄棣，胡银春，王楷群，杜晶晶，牛璐璐，魏延，连小洁，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14