一种纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料及其制备方法，将纳米羟基磷灰石加入至双端羟基聚对二氧环己酮溶液中分散均匀后加热后加入含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂进行扩链反应获得双端异氰酸基预聚物，将双端异氰酸基预聚物与多元醇进行自交联反应后，去除溶剂、常温下真空干燥即可获得纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料，所述扩链反应为羟基与异氰酸基反应生成氨基甲酸酯基团化学反应。该方法通过把聚氨酯脲高分子材料与具有良好生物相容性的纳米羟基磷灰石整合，成为具有高度孔隙率、合适孔径尺寸的框架材料，获得的骨修复材料具有降解性能可控、修复效果好、机械性能高、生物相容性好、降解产物可吸收等优点。

Nano hydroxyapatite modified polyurethane urethane bone repairing material and preparation method thereof

The invention discloses a nano-hydroxyapatite modified polyurethane urea bone repairing material and a preparation method thereof. The nano-hydroxyapatite is added into the double-ended hydroxyapatite polyurethane to disperse evenly in the dioxanone solution, then heated, and the Diisocyanate Chain Extender containing urea group structure is added for chain extension reaction to obtain the double-ended isocyanate group prepolymerization. Nano-hydroxyapatite modified polyurethane urea bone repair material can be obtained by self-crosslinking of Bi-terminal isocyanate prepolymer with polyols, removing solvent and vacuum drying at room temperature. The chain extension reaction is a chemical reaction of hydroxyl group and isocyanate group to form carbamate group. By integrating polyurethane-urea polymer with nano-hydroxyapatite with good biocompatibility, this method can be used as a framework material with high porosity and suitable pore size. The obtained bone repair materials have controllable degradation performance, good repair effect, high mechanical properties, good biocompatibility and degradable products. Absorption and other advantages.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料及其制备方法
本专利技术涉及属于医用高分子复合材料
，具体涉及一种纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料及其制备方法。
技术介绍
长期以来，骨修复材料主要采取自体或异体骨移植。但自体骨移植在材料来源方面存在着严重的缺陷。从自体异位取骨，无异于拆了东墙补西墙，使病人易于患手术后并发症，失败率高达10％～30％。异体骨移植在材料筛选、储存方面相当困难、昂贵，还容易产生免疫排斥反应、感染艾滋病病毒等，失败率更高。同时，异体骨被取代缓慢，新生骨体积偏小。为了克服自体骨和异体骨移植存在的种种问题，人们试图通过天然的或合成途径，取得理想的骨修复材料。现有的骨修复材料有金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料等几种，各有其优缺点。从仿生的角度如果能得到与人骨成分相近的材料是最好的。为此，多采用纳米羟基磷灰石与高分子化合物复合材料。其表面纳米级的晶体有利于细胞的吞噬降解，这样达到新骨形成和材料减少的速度匹配，实现天然骨正常的重建过程。纳米羟基磷灰石(HA)它在组成、结构上与天然骨大体一致，有极好的生物相容性、骨传导性和与骨结合的能力。加上无毒副作用且呈碱性，可以与人体内的酸性物质中和，减少炎症的发生，被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架。纯的HA是一种生物惰性材料，一般认为在体内不降解或降解速度极慢，阻碍新骨的形成和改建。所以需要一种可降解的高分子化合物与其复合，形成可降解的复合骨修复材料。图1分别为可降解复合材料与不可降解复合材料在体内断骨处的修复状况。可明显看出可降解复合材料修复后的骨头愈合程度好于不可降解材料修复的骨头。近年来临床使用较多的纳米羟基磷灰石/胶原复合材料，该材料具有操作快速、方便等优点，但同时也存在缺点。专利CN1272383A和CN1325734A均公开了一种胶原、纳米相钙磷盐与有机化合物复合的人工骨修复材料，这些材料对骨缺陷和骨折具有良好的医疗效果，但由于目前所用胶原主要来源于动物，存在病毒隐患和免疫反应的危险。专利CN103830775A公开了一种高强度胶原基人工骨修复材料，该材料具有与人体皮质骨相近的机械强度，可用于人体承重部位的骨缺损修复。但是该材料不易降解，容易对修复的部位造成二次损伤。专利CN101461962A公开了一种可注射复合骨材料及其制备方法，可注射骨修复材料通过非侵害和微创方式修复骨缺损，具有组织损伤小、操作简便、手术并发症少等优点，有良好的应用前景，受到医学界和材料学界的高度重视，但也存在一些缺陷和不足。适合人骨组织生长的孔隙为100～400μm，但可注射复合骨材料中含大量致孔剂对细胞生长不利，且该专利中骨材料的合成也用到了胶原，也存在病毒隐患和免疫反应的危险。根据以上现有技术的不足，目前亟需一种制备工艺简单、修复效果好、机械性能高、生物相容性好、降解产物可吸收等的骨修复复合材料。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提供一种纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料的制备方法，该方法通过把完全可降解并降解速度可控、生物活性高的聚氨酯脲高分子材料与具有良好生物相容性的纳米羟基磷灰石整合，成为具有高度孔隙率、合适孔径尺寸的框架材料，获得的骨修复材料具有降解性能可控、修复效果好、机械性能高、生物相容性好、降解产物可吸收等优点。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料的制备方法，将纳米羟基磷灰石加入至双端羟基聚对二氧环己酮溶液中分散均匀，加热后加入含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂进行扩链反应获得双端异氰酸基预聚物，将双端异氰酸基预聚物与多元醇进行自交联反应后，去除溶剂、常温下真空干燥即可获得纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料，所述扩链反应为羟基与异氰酸基反应生成氨基甲酸酯基团化学反应。本专利技术所提供的方法制备的纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料无毒副作用、可以吸收和降解、生物相容性好，抗压强度在1.5～2.1MPa之间，改善了纳米羟基磷灰石脆弱的特性，其弯曲强度为130～170MPa，在密质骨的弯曲强度范围(110～200MPa)之内，具有适宜的生物降解速度，可塑的形态结构，孔径在200～400μm之间、孔隙率为70％～90％均符合骨细胞生长要求，可促进骨再生，并随新骨的生成最终降解。其主要用途是修复骨缺损时作为细胞外支架材料和骨折的固定材料，特别是生物体狭小部位骨损伤的修复。该骨材料满足生物体组织工程修复支架材料的需求，可用于人体骨修复。本专利技术的目的之二是提供一种上述制备方法获得的纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料。本专利技术的目的之三是提供一种上述纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料在生物体组织工程修复支架中的应用。所述在生物体组织工程修复支架中的应用以非诊断和治疗疾病为目的。本专利技术的有益效果为：(1)相比于现有技术中的骨修复材料，本专利技术通过简单易行的化学方法制备纳米羟基磷灰石改性聚氨脂脲骨材料，其中聚氨酯脲材料具有无毒、可生物降解吸收性能，所制备的骨修复材料兼具聚氨酯脲的机械性能和纳米羟基磷灰石良好的生物相容性、生物活性，纳米羟基磷灰石良好的生物相容性依附在本专利技术的聚氨酯脲材料上，使得性能更加优异。相比与纯粹的聚氨酯脲材料，纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨材料提高了材料的生物相容性能。因此，通过本专利技术的制备方法得到的纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲材料不仅符合生物应用材料的要求，而且还兼具聚氨酯脲力学性能好、可加工和纳米羟基磷灰石良好的生物相容性、能参与体内代谢、对骨质增生有刺激或诱导作用、能促进缺损组织的修复的优点。(2)本专利技术中使用的扩链剂为含脲基的多嵌段脂肪族二异氰酸酯，降解产物为赖氨酸和脂肪族二胺，均无毒、可吸收，同时脲基极性更大，增强了材料的微相分离，从而提高材料的机械性能。另一方面，脲基的降解产物为氨基化合物，呈碱性，可以中和酯键降解产生的酸性物质，避免酸性炎症的产生。(3)本专利技术中骨修复材料的降解性能可以通过调节软硬段的含量以及孔隙率的大小进行控制，从而研制出完全可降解且降解速率与骨细胞生长速率相匹配的人工骨。(4)本专利技术的骨修复材料可切割成任意形状，使用方便，特别使用于生物体狭小部位骨损伤的修复。通过本专利技术的制备方法得到的纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料不仅符合生物应用材料的要求，而且还兼具聚氨酯脲可降解、力学性能好、可加工和纳米羟基磷灰石极好的生物相容性、骨传导性和与骨结合的能力的优点。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为现有骨修复材料在体内断骨处的修复后的图片，其中，a为不可降解复合材料，b为可降解复合材料；图2为实施例1制备的纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲材料表面黏附的血小板的扫描电镜(SEM)图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料的制备方法，其特征是，将纳米羟基磷灰石加入至双端羟基聚对二氧环己酮溶液中分散均匀后，加热后加入含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂进行扩链反应获得双端异氰酸基预聚物，将双端异氰酸基预聚物与多元醇进行自交联反应后，去除溶剂、常温下真空干燥即可获得纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料，所述扩链反应为羟基与异氰酸基反应生成氨基甲酸酯基团化学反应。

【技术特征摘要】
1.一种纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料的制备方法，其特征是，将纳米羟基磷灰石加入至双端羟基聚对二氧环己酮溶液中分散均匀后，加热后加入含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂进行扩链反应获得双端异氰酸基预聚物，将双端异氰酸基预聚物与多元醇进行自交联反应后，去除溶剂、常温下真空干燥即可获得纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料，所述扩链反应为羟基与异氰酸基反应生成氨基甲酸酯基团化学反应。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，将双端羟基聚对二氧环己酮溶于N,N-二甲基甲酰胺中，机械搅拌下加入纳米羟基磷灰石，继续搅拌至分散均匀的混合液，升温后加入含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂，反应得到粘稠状溶液，DMF稀释至一定浓度，降温至常温，最后加入交联剂季戊四醇，继续搅拌溶解均匀后，缓慢倒入模具中常温进行自交联反应成型，使用去离子水浸泡除掉DMF，再用乙醇浸泡除掉去离子水，常温真空干燥得多孔型纳米羟基磷灰石改性聚氨酯脲骨修复材料。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，双端羟基聚对二氧环己酮数均分子量为1000～5000，优选1500～3000，分子量分布为1.15～1.25；或，双端羟基聚对二氧环己酮溶液中双端羟基聚对二氧环己酮的浓度为0.2～0.4g/mL；或，双端羟基聚对二氧环己酮与纳米羟基磷灰石的质量比为1.5:1～3:1。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂的化学结构式为其中，n为不为0的自然数。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征是，所述含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂为L-赖氨酸二异氰酸酯-1,4-丁二胺-L-赖氨酸二异氰酸酯或L-赖氨酸二异氰酸酯-1,6-己二胺-L-赖氨酸二异氰酸酯，化学结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：时玉祥，侯昭升，
申请(专利权)人：济南羽时信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37