本发明专利技术公开了一种水滑石/壳聚糖三维多孔支架制备方法，包括以下步骤：(1)配制含有壳聚糖、二价金属离子M2+与三价金属离子M3+的水滑石/壳聚糖浆料；(2)将含M2+、M3+的壳聚糖的浆料冷冻成型得水滑石/壳聚糖的三维多孔支架；(3)将含M2+、M3+的水滑石/壳聚糖三维多孔支架经过碱液处理，转化为水滑石/壳聚糖三维多孔支架。这种支架由壳聚糖和水滑石组成，具有三维贯通的大孔结构，其孔径为5～500μm，孔隙率为10％～95％，并具良好的生物相容性。形成的水滑石呈片状结构，有序排列形成的多孔结构使支架具有良好的生物相容性；壳聚糖有机质的引入赋予支架材料抗菌性能。制备工艺简单、成本低、可操作性强、周期短，几乎无废弃物产生，既经济又环境友好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机非金属材料、有机高分子材料、生物医用材料领域的人工骨修复材料的制备技术，具体涉及。
技术介绍
水滑石是一类具有层状结构的复合金属氢氧化物，它是由带正电荷的金属氢氧化物层和层间平衡阴离子构成，在催化、吸附、医药等方面有着广泛的应用。通式为 (An)x7n.mH20，其中 M2+(M3+)、An、x、m 分别为二价(三价)金属阳离子、层间阴离子、M3+/ (M2++M3+)摩尔比及结晶水数量。M2+可以是Mg 2+、Ca' Sr2+、Ni2+等，M3+可以是Al3+、Fe3+等，由这些M 2+和M3+离子组合，可形成二元、三元甚至四元的LDHs。x值的大小直接影响产物组成，一般要合成纯净的LDHs必须满足0.1 < X < 10，X值的变化可能导致不同结构化合物的生成。天然的水滑石为镁铝水滑石，由其他二价及三价金属离子组合形成的水滑石称为类水滑石，类水滑石可以是钙铝水滑石、镍铁水滑石、镁锶铁水滑石、镁铁水滑石等。水滑石层板内存在强共价键作用，层间则存在一种弱相互作用力，即层间客体阴离子与主体层板之间以静电引力、氢键或范德华力等弱化学键连接，且主、客体都以有序的方式排列形成超分子结构(复合)化合物.这些特性使得水滑石能够与药物通过插层形成杂种分子应用于医药领域.水滑石不仅能作为生物相容性较好的药物载体，还可显著推进药物的运送效率.并能增加药物的水溶性，有效控制药物释放，提高药物使用效率。壳聚糖(chitosan，CS)是自然界存在的惟一的天然碱性多糖，具有无毒性、无刺激性、无免疫抗原性、无热原反应、不溶血、良好的抑菌性、生物相容性和生物可降解性等，使其成为一种理想的安全可靠的天然生物活性材料，在皮肤组织工程骨、软骨、神经、肌腱、血管、肝脏、心脏瓣膜、角膜等各种组织工程及创伤修复等领域已得到广泛应用，近年来壳聚糖纳米纤维的制备以及在组织工程中的应用也引起了广泛关注，若能将壳聚糖与其他不同种类材料(如水滑石)复合，通过优势互补，可望得到具有较优生物活性、生物相容性的生物骨组织工程材料。本专利技术就是以生物矿化法制备一种水滑石/壳聚糖三维多孔支架，所得的支架材料不仅展现出水滑石良好的药物载体性能，还能够发挥壳聚糖优良的生物相容性和生物活性，此外，天然壳聚糖有机质的引入还能赋予生物支架材料一种抗菌性能。由此可见，所制备的一种水滑石/壳聚糖三维多孔支架在骨组织工程领域具有重要的临床应用价值和较尚的社会效益。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种水滑石/壳聚糖三维多孔支架，具有优良力学性能、生物活性、生物相容性，是一种新型复合骨修复支架材料。本专利技术还提供了上述支架材料的制备方法。本专利技术以高分子聚合物壳聚糖多孔支架和水滑石为骨修复填充材料制备而成，制备过程包括以下步骤:(I)配制含有壳聚糖、二价金属离子M2+与三价金属离子M3+的水滑石/壳聚糖浆料；(2)将含M2+、M3+的壳聚糖的浆料冷冻成型得水滑石/壳聚糖的三维多孔支架；(3)将含M2+、M3+的水滑石/壳聚糖三维多孔支架经过碱液处理，转化为水滑石/壳聚糖三维多孔支架。具体技术方案如下:(I)制备水滑石前驱体/壳聚糖浆料:在壳聚糖的酸性溶液中加入可溶性二价金属盐和可溶性三价金属盐并搅拌至完全溶解，得到水滑石前驱体/壳聚糖浆料；可溶性二价金属盐的二价金属离子与可溶性三价金属盐的三价金属离子摩尔比为0.01?10:1 ;所述的可溶性二价金属盐选自镁盐、钙盐、锶盐、镍盐，或者其任意的混合物，可溶性三价金属盐为铝盐或铁盐；所述壳聚糖的酸性溶液中，含有0.005g/L?饱和壳聚糖；所述的二价金属离子和三价金属离子总量与壳聚糖的用量比为I?25mmol:lg ；(2)真空冷冻干燥成型:将步骤(I)的水滑石前驱体/壳聚糖浆料倒入模具中，在-85?0°C的温度、I?50pa的真空度条件下处理Imin?720hr，真空冷冻干燥成型，制得含水滑石前驱体/壳聚糖的三维多孔支架；(3)碱液处理:将步骤(2)的含水滑石前驱体/壳聚糖的三维多孔支架在碱性溶液中，于20?200°C、常压?30Mpa下处理I?72hr，并洗涤至中性(优选的，用去离子水清洗至PH?7.0)，冷冻干燥后得到水滑石/壳聚糖三维多孔支架；所述的碱性溶液含有氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的至少一种，浓度为0.0001M?饱和溶液。优选的，步骤(I)中，所述的壳聚糖酸性溶液中，含有5g/L?饱和壳聚糖，以及体积比0.5%?5%的有机酸或质量比0.2%?1%的盐酸。更优选的，所述的壳聚糖酸性溶液中，含有10?50g/L壳聚糖；所述的有机酸为乙酸。滑石前驱体/壳聚糖浆料中，二价金属离子和三价金属离子总量的浓度为0.01?0.5mol/L0所述的可溶性二价金属盐选自醋酸镁、硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、氟化镁、醋酸钙、氯化钙、硝酸钙、硝酸锶、氯化锶、醋酸锶、硝酸镍、醋酸镍、硫酸镍、氯化镍中的至少一种；所述的可溶性三价金属盐选自硫酸铝、氯化铝、硝酸铝、硫酸铁、氯化铁和硝酸铁中的至少一种。优选的，步骤(I)中，所述的可溶性二价金属盐为镁盐、可溶性三价金属盐为铝盐时；二价金属离子与三价金属离子摩尔比为0.01?10:1，更优选为I?5:1 ;其总量与壳聚糖的用量比为I?15mmol:lg0优选的，当步骤(I)中选用的可溶性二价金属盐为镁盐、镍盐、锶盐或者其混合物时，可溶性二价金属盐为铁盐时，二价金属离子与三价金属离子摩尔比为I?5:1 ;可溶性三价金属盐为铝盐、可溶性二价金属盐为妈盐时，二价金属离子与三价金属离子摩尔比为I?5:1。此时二价金属离子和三价金属离子总量与壳聚糖的用量比为2?5mmol:lg。优选的，步骤(2)的冷冻干燥的条件为:-85?_60°C的温度、I?1pa的真空度条件下处理24?120hr。优选的，步骤(3)中，在常压?2Mpa、20?100°C下处理4?48hr ;所述碱性液体含有:(a)氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种，总浓度为0.05?0.2mol/L ；(b)碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸铵或碳酸氢钾中的至少一种，总浓度为 0.05 ?0.2mol/L0(3)碱液处理:将步骤(2)中得到的三维多孔支架置于碱溶液或者呈碱性的盐溶液中反应Ih?72h ;取出支架用去离子水清洗至pH?7.0，冷冻干燥，得到水滑石/壳聚糖三维多孔支架。用上述方法所制备的水滑石/壳聚糖三维多孔支架，由壳聚糖和水滑石组成，所形成的水滑石为片状结构，且片与片之间形成了大小不一、有序排列的孔结构；这种多孔支架具有三维贯通的大孔结构，孔径为5?500 μ m，孔隙率为10%?95% ;优选的，孔径分布主要为80?240 μm ;优选的，孔隙率为85%?95%。所述的水滑石可以是镁铝水滑石、钙铝水滑石、镍铝水滑石、镍铁水滑石、镁铁水滑石、镁锶铁水滑石等。这种水滑石/壳聚糖三维多孔支架，具有良好生物学性能，水滑石均匀生长于壳聚糖的三维多孔支架表面，所形成的水滑石/壳聚糖三维多孔支架为片状结构，片与片之间形成大小不一、有序排列的孔结构。本专利技术具有如下优点:(I)本专利技术制备的一种水滑石/壳聚糖三维多孔支架材料充分发挥了水滑石及壳聚糖两者的优势，使支架材料不本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水滑石/壳聚糖三维多孔支架的制备方法，其特征在于，步骤包括：(1)制备水滑石前驱体/壳聚糖浆料：在壳聚糖的酸性溶液中加入可溶性二价金属盐和可溶性三价金属盐并搅拌至完全溶解，得到水滑石前驱体/壳聚糖浆料；可溶性二价金属盐的二价金属离子与可溶性三价金属盐的三价金属离子摩尔比为0.01～10:1；所述的可溶性二价金属盐选自镁盐、钙盐、锶盐、镍盐，或者其任意的混合物，可溶性三价金属盐为铝盐或铁盐；所述壳聚糖的酸性溶液中，含有0.005g/L～饱和壳聚糖；所述的二价金属离子和三价金属离子总量与壳聚糖的用量比为1～25mmol：1g；(2)真空冷冻干燥成型：将步骤(1)的水滑石前驱体/壳聚糖浆料倒入模具中，在‑85～0℃的温度、1～50pa的真空度条件下处理1min～720hr，真空冷冻干燥成型，制得含水滑石前驱体/壳聚糖的三维多孔支架；(3)碱液处理：将步骤(2)的含水滑石前驱体/壳聚糖的三维多孔支架在碱性溶液中，于20～200℃、常压～30Mpa下处理1～72hr，并洗涤至中性，冷冻干燥后得到水滑石/壳聚糖三维多孔支架；所述的碱性溶液含有氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的至少一种，浓度为0.0001M～饱和溶液。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭亚平，曹丹丹，张辉，田明俊，柯勤飞，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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