基于羟基磷灰石超长纳米线的复合生物纸制造技术

本发明专利技术涉及基于羟基磷灰石超长纳米线的复合生物纸，所述复合生物纸包括羟基磷灰石超长纳米线和有机聚合物；所述有机聚合物包括壳聚糖、胶原蛋白、聚乳酸、聚己内酯、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。本发明专利技术以羟基磷灰石超长纳米线作为无机成分，相对于其它形貌的羟基磷灰石纳米材料，羟基磷灰石超长纳米线具有较长的长度和高柔韧性，有助于相互交织构成三维网状结构，且均匀分散在有机聚合物的有机质中；并且羟基磷灰石超长纳米线具有更好的柔韧性，可以弯曲变形，有助于羟基磷灰石超长纳米线之间相互交织、缠绕和重叠，从而形成力学增强结构。

Composite biological paper based on hydroxyapatite super long wire

The invention relates to a composite biological hydroxyapatite nanowires based on super long paper, the composite biological paper including hydroxyapatite nanobelts and organic polymers; the organic polymer includes at least one of chitosan, collagen, polylactic acid, polycaprolactone, polyethylene glycol and polyvinyl pyrrolidone. The invention takes long hydroxyapatite nanowires as inorganic components, relative to the other hydroxyapatite morphology, long hydroxyapatite nanowires with longer length and high flexibility, help each other. A three-dimensional network structure and uniformly dispersed in the organic matter organic polymer; hydroxyapatite and long nanowires have better flexibility. Can the bending deformation, help hydroxyapatite overlong nanowire are interwoven, winding and overlapping, thus forming mechanics of reinforced structure.

【技术实现步骤摘要】
基于羟基磷灰石超长纳米线的复合生物纸
本专利技术涉及一种羟基磷灰石超长纳米线和有机聚合物的复合生物纸，属于生物材料制备领域。
技术介绍
羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)具有良好的生物相容性、高的生物活性、强的机械性能、优异的可吸收性和良好的细胞粘附性，是生物硬组织中的重要无机成分之一，在生物医药领域具有广泛的应用。羟基磷灰石与具有良好生物相容性的有机聚合物的复合材料有希望应用于生物医药领域，例如皮肤创伤修复和骨组织工程。相对于当前使用的金属植入体，羟基磷灰石与具有良好生物相容性的有机聚合物的复合材料具有良好的生物相容性和易于调控的机械性能。并且羟基磷灰石与具有良好生物相容性的有机聚合物的复合材料的力学性能可以通过改变羟基磷灰石的形状、尺寸、分散状态、含量以及与有机聚合物分子的相互作用进行调整。一直以来，科研人员都在努力制备各种磷酸钙与有机聚合物的复合膜，并探索其在生物医学领域的应用。例如Kithva等人(JournalofMaterialsChemistry20(2010)381–389)在Ca(OH)2悬浮液中缓慢加入稀H3PO4水溶液制备合成了羟基磷灰石纳米颗粒，然后再向母液中加入壳聚糖醋酸溶液，在98℃浓缩2h，冷却后浇注到玻璃培养皿中，干燥后用NaOH水溶液处理得到磷酸钙质量含量可以达到40wt.％的磷酸钙/壳聚糖复合膜。加入的壳聚糖溶液预先用甲醛在70℃处理6h时，可以增强制备的磷酸钙/壳聚糖复合膜的力学强度，并且复合膜所含磷酸钙质量含量可以达到70wt.％。Yamaguchi等人(JournalofBiomedicalMaterialsResearch55(2001)20–27)在壳聚糖醋酸水溶液中加入H3PO4溶液，混合均匀后再缓慢加入Ca(OH)2悬浮液，在搅拌条件下继续陈化24h，然后过滤得到沉淀并在20MPa下压缩制备得到羟基磷灰石/壳聚糖纳米复合材料，该方法制备的羟基磷灰石/壳聚糖复合材料所含羟基磷灰石含量可以达到80wt.％。Teng等人(JournalofBiomedicalMaterialsResearchPartB:AppliedBiomaterials87B(2008)132-138)制备了胶原蛋白/羟基磷灰石和壳聚糖的三层复合膜用于引导骨再生，该三层膜的顶部和底部的膜是含有20wt.％羟基磷灰石的胶原复合膜，中间是纯的壳聚糖膜，壳聚糖膜起着力学增强作用。虽然目前文献已有报道制备羟基磷灰石和有机聚合物的复合膜的方法，但所制备的羟基磷灰石和有机聚合物的复合膜普遍存在力学强度差、柔韧性差、羟基磷灰石质量含量低等缺点。
技术实现思路
面对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种高柔韧性高力学强度的基于羟基磷灰石超长纳米线的复合生物纸及其应用。一方面，本专利技术提供了一种基于羟基磷灰石超长纳米线的复合生物纸，包括羟基磷灰石超长纳米线和有机聚合物。有机聚合物包括但不局限于壳聚糖、胶原蛋白、聚乳酸、聚己内酯、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等具有良好生物相容性的有机高分子材料。壳聚糖是一种氨基多聚糖，甲壳素进行脱乙酰化的衍生物，是第二丰富的天然高分子。壳聚糖具有良好的生物相容性和生物降解性，作为有着广泛应用前景的生物材料，已被广泛应用于药物递送、诊疗、组织工程等生物医学领域。胶原蛋白是生物高分子，动物结缔组织中的主要成分，也是哺乳动物体内含量最多、分布最广的功能性蛋白。胶原蛋白因具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，因此，在食品、医药、组织工程、化妆品等领域获得广泛的应用。聚乳酸是一种新型的生物基及可生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛。聚己内酯在体内与生物细胞相容性很好，细胞可在其基架上正常生长。由于其良好的生物相容性和生物降解性，已被应用于药物控释载体、手术缝合线、组织培养支架和医用造型材料。聚乙二醇具有良好的水溶性，无毒，无刺激性，并且可以与许多有机物组份有良好的相溶性，在化妆品、制药以及食品加工等行业均有着极为广泛的应用。聚乙烯吡咯烷酮是一种合成水溶性高分子化合物，具有水溶性高分子化合物的一般性质，胶体保护作用、成膜性、粘结性、吸湿性、增溶或凝聚作用。并且聚乙烯吡咯烷酮具有优良的生理惰性，不参与人体新陈代谢，又具有优良的生物相容性，对皮肤、粘膜、眼等不形成任何刺激，被广泛应用于生物医药和食品加工领域。本专利技术以羟基磷灰石超长纳米线作为无机成分、有机聚合物作为有机成分，通过搅拌使羟基磷灰石超长纳米线与有机聚合物的溶液混合均匀，二者复合制备所述复合生物纸。本专利技术以羟基磷灰石超长纳米线作为无机成分，相对于其它形貌的羟基磷灰石纳米材料，羟基磷灰石超长纳米线具有较长的长度和高柔韧性，有助于相互交织构成三维网状结构，且均匀分散在有机聚合物的有机质中；并且羟基磷灰石超长纳米线具有更好的柔韧性，可以弯曲变形，有助于羟基磷灰石超长纳米线之间相互交织、缠绕和重叠，从而形成力学增强结构。进而使制备的羟基磷灰石超长纳米线和有机聚合物的复合生物纸具有高柔韧性和优异的力学性能。例如本专利技术制备的羟基磷灰石超长纳米线与壳聚糖质量比2:1的复合生物纸的断裂强度为93.67MPa，杨氏模量为3.53GPa，远大于纯壳聚糖生物膜的断裂强度(59.59MPa)和杨氏模量(1.12GPa)，也远大于纯羟基磷灰石超长纳米线生物纸的断裂强度(0.39MPa)和杨氏模量(0.067GPa)。本专利技术制备的羟基磷灰石超长纳米线与胶原蛋白质量比为1:1的复合生物纸的断裂强度为88.4MPa，杨氏模量为3.42GPa，远大于纯胶原蛋白生物膜的断裂强度36.5MPa和杨氏模量1.16GPa。可见，羟基磷灰石超长纳米线与有机聚合物复合可以显著提升复合生物纸的力学性能。并且制备的羟基磷灰石超长纳米线与有机聚合物的复合生物纸具有高柔韧性，可以弯曲、缠绕、折叠等。而对照样用羟基磷灰石纳米棒与壳聚糖或者胶原蛋白制备的复合生物纸显示出较差的力学性能，例如羟基磷灰石纳米棒与壳聚糖或者胶原蛋白的质量比超过7:3，很难制备出完整的复合生物纸，这是由于羟基磷灰石纳米棒长度较短，不能相互缠绕和交织形成三维网状结构。羟基磷灰石纳米棒与壳聚糖质量比1:1的复合生物纸的断裂强度为11.74MPa，杨氏模量为0.435GPa，明显低于纯壳聚糖生物膜和相同羟基磷灰石超长纳米线含量的羟基磷灰石纳米线与壳聚糖的复合生物纸的力学强度。可见羟基磷灰石超长纳米线相对于传统使用的羟基磷灰石颗粒、纳米棒等，具有显著的力学增强优势。此外，羟基磷灰石和所使用的有机聚合物都具有良好的生物相容性和环境友好特性。例如细胞在纯壳聚糖生物膜和羟基磷灰石超长纳米线与壳聚糖质量比2:1的复合生物纸上培养3天后，细胞在壳聚糖生物膜表面呈现出球状，并且难以粘附到壳聚糖生物膜的表面；而细胞在所制备的羟基磷灰石超长纳米线与壳聚糖质量比2:1的复合生物纸上呈现出伸展状态，伸出大量的丝状伪足和板状伪足，显示出更好的细胞粘附性和细胞铺展状态。说明本专利技术制备的羟基磷灰石超长纳米线与壳聚糖复合生物纸相对于纯壳聚糖生物膜显示出更好的细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于羟基磷灰石超长纳米线的复合生物纸，其特征在于，所述复合生物纸包括羟基磷灰石超长纳米线和有机聚合物；所述有机聚合物包括壳聚糖、胶原蛋白、聚乳酸、聚己内酯、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种基于羟基磷灰石超长纳米线的复合生物纸，其特征在于，所述复合生物纸包括羟基磷灰石超长纳米线和有机聚合物；所述有机聚合物包括壳聚糖、胶原蛋白、聚乳酸、聚己内酯、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。2.根据权利要求1所述的复合生物纸，其特征在于，所述羟基磷灰石超长纳米线的直径为5～100纳米、长度为20～2000微米。3.根据权利要求1或2所述的复合生物纸，其特征在于，所述羟基磷灰石超长纳米线与有机聚合物的质量比为1:100...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱英杰，孙团伟，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31