一种复合骨支架材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合骨支架材料的制备方法，先制备羟乙基壳聚糖，再采用沉淀法制备双相磷钙纳米粉末，然后制备聚乙烯醇溶液，最后按特定质量比往羟乙基壳聚糖溶液中加入聚乙烯醇溶液和双相磷钙纳米粉末，搅拌均匀后进行循环冷冻解冻处理、冷冻干燥，即得。与现有技术相比，本发明专利技术选用羟乙基壳聚糖提高了骨支架的细胞相容性，骨支架中加入磷钙纳米粉末，使骨支架拥有合适的降解速率，并且采用循环冷冻解冻方法，对天然高分子进行物理交联，不需要添加化学交联剂，本发明专利技术的骨支架具有更好的生物活性，可以使细胞更好的附着，让其更好的增殖，该骨支架适用于骨组织工程领域。

Preparation method of a composite bone scaffold material

The present invention relates to a preparation method of composite bone scaffold material. Hydroxyethyl chitosan is prepared firstly, then biphasic calcium phosphate nano-powder is prepared by precipitation method, then polyvinyl alcohol solution is prepared, finally polyvinyl alcohol solution and biphasic calcium phosphate nano-powder are added to hydroxyethyl chitosan solution according to specific mass ratio, and stirred evenly. It can be processed by cyclic freezing, thawing and freeze-drying. Compared with the prior art, the invention selects hydroxyethyl chitosan to improve the cell compatibility of bone scaffolds, and adds phosphorus-calcium nano-powder into the bone scaffolds to enable the bone scaffolds to have an appropriate degradation rate, and adopts the cyclic freeze-thaw method to physically cross-link natural polymers without adding chemical crosslinking agents. The bone scaffold has better biological activity, can make cells better adhesion, so that better proliferation, the bone scaffold is suitable for the field of bone tissue engineering.

【技术实现步骤摘要】
一种复合骨支架材料的制备方法
本专利技术涉及一种复合骨支架材料的制备方法，属于生物医学材料

技术介绍
骨组织中含有大量的磷钙材料，比如磷酸三钙、羟基磷灰石、碳酸钙等，因此磷钙材料常被用于制备人工骨支架。由于与骨的组成相似性，磷酸钙基生物材料如羟基磷灰石(HA，Ca10(PO4)6(OH)2)，磷酸三钙(β-TCP，Ca3(PO4)2)和双相钙磷酸(BCP)等可以用于骨支架制备。BCP是HA和β-TCP的混合物，由一定比例的无机物质磷酸三钙和羟基磷灰石组成，双相磷钙可以克服磷酸三钙容易降解和羟基磷灰石不易降解的缺点，并且具有良好的骨传导性和骨诱导性。在用于骨科手术的各种磷酸钙生物材料中，BCP是结合了高机械强度，HA的优异生物活性和更快的β-TCP降解速率的骨替代物的重要候选者。由磷酸钙制成的生物陶瓷都具有较差的机械性能，在承重区域具有一定局限性。壳聚糖具有生物相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能，它能够为支架提供生物活性，使细胞在骨支架上附着，是生物医学领域中一种较好的骨支架材料。壳聚糖作为骨支架材料具有力学性能不足的缺点，需要通过交联，交联剂通常选用戊二醛或者水溶性碳化二亚胺，但交联剂的引入会降低支架的细胞相容性。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种复合骨支架材料的制备方法，制得的纳米骨支架拥有合适的降解速率，活性高，力学性能好，细胞相容性好，细胞能够在骨支架上更好的附着和增殖，更好的应用于骨修复方面。技术方案一种复合骨支架材料的制备方法，包括如下步骤：(1)制备羟乙基壳聚糖：取10g壳聚糖加入到15～18g的50wt％氢氧化钠溶液中进行碱化，得到壳聚糖溶液，在-20℃条件下静置1～3h后，加入15～25ml溶剂异丙醇，搅拌升温至70～80℃，再搅拌冷却至室温，然后加入130～180ml异丙醇和15～19ml2-氯乙醇的混合溶液，搅拌均匀后，采用盐酸溶液调pH7，再采用无水乙醇洗涤，然后进行透析，最后冷冻干燥，即得羟乙基壳聚糖；(2)制备双相磷钙纳米粉末：将Ca(NO3)2.4H2O溶液和(NH4)2HPO4溶液按照钙磷摩尔比为1.65:1加入到容器中，搅拌混合均匀，然后将pH调至11，得到白色的粉末沉淀，过滤后，将白色粉末用去离子水清洗，然后依次进行干燥、焙烧、研磨，最后过200目筛，得到双相磷钙纳米粉末；(3)制备聚乙烯醇溶液：将聚乙烯醇溶解于去离子水中，制得聚乙烯醇溶液；(4)制备复合骨支架材料：取羟乙基壳聚糖溶解在1～3v％的醋酸溶液中，得到羟乙基壳聚糖溶液，羟乙基壳聚糖浓度为0.4～1.3wt％，往羟乙基壳聚糖溶液中加入聚乙烯醇溶液和双相磷钙纳米粉末，聚乙烯醇、羟乙基壳聚糖和双相磷钙纳米粉末质量比为(1～6):(1～3):1，在室温下搅拌混合20-30h，再脱气使分散均匀，然后将得到的溶液倒入48孔板中循环冷冻解冻处理3～9次，最后放入冷冻干燥机中进行干燥，即得。进一步，步骤(1)中，所述碱化在-20℃冰箱内进行，碱化时间超过24h。进一步，步骤(1)中，盐酸溶液浓度为0.1M。进一步，步骤(1)中，透析选用的是截留分子量在10000Da的透析袋，透析时间为2d以上。进一步，步骤(2)中，Ca(NO3)2.4H2O溶液的浓度为0.4M，(NH4)2HPO4溶液的浓度为0.2M。进一步，步骤(2)中，所述焙烧温度为1125℃，时间为1h。进一步，步骤(3)中，所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为3-8％。进一步，步骤(4)中，聚乙烯醇、羟乙基壳聚糖和双相磷钙纳米粉末质量比为3:2:1。进一步，步骤(4)中，所述循环冷冻解冻处理是指：放入-20℃冰箱内冷冻24小时，然后拿出来常温下解冻12个小时，然后再放入-20℃冰箱内冷冻。本专利技术的有益效果：本专利技术将聚乙烯醇、羟乙基壳聚糖和双相磷酸钙复合，通过循环冷冻解冻方法，物理交联获得复合支架。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：①选用羟乙基壳聚糖提高了骨支架的细胞相容性，骨支架中加入磷钙纳米粉末，使骨支架拥有合适的降解速率，使其在新骨长出时，骨支架适当的降解，不会影响骨的修复；②本专利技术采用循环冷冻解冻方法，可以对天然高分子进行物理交联，不需要添加化学交联剂；③本专利技术选用三元材料体系，使新制备的骨支架具有更好的生物活性，可以使细胞更好的附着，让其更好的增殖；④整个制备过程简单易操作，可以进行大量的制备。该方法制备的复合支架可以用于骨组织工程领域。附图说明图1为实施例1-6制得的复合骨支架材料的扫描电镜图；图2为实施例1-6制得的复合骨支架材料的孔隙率；图3为实施例1-6制得的复合骨支架材料的细胞相容性测试结果。具体实施方式以下将通过附图和实例具体说明本专利技术，但这些具体实施方案不以任何方式限制该专利技术的保护范围。该实验方案所用到原料均可在市场购得。实施例1一种复合骨支架材料的制备方法，包括如下步骤：(1)制备羟乙基壳聚糖：取10g壳聚糖加入到16.7g的50wt％氢氧化钠溶液中进行碱化，得到壳聚糖溶液，所述碱化在-20℃冰箱内进行，碱化时间为24h，在-20℃条件下静置1h后，加入溶剂异丙醇，搅拌升温至78℃，再搅拌冷却至室温，然后加入133ml异丙醇和18.3ml2-氯乙醇的混合溶液，搅拌均匀后，采用0.1M的盐酸溶液调pH7，再采用无水乙醇洗涤3次，然后选用截留分子量在10000Da的透析袋透析2d，最后冷冻干燥，即得羟乙基壳聚糖；(2)制备双相磷钙纳米粉末：将0.4M的Ca(NO3)2.4H2O溶液和0.2M的(NH4)2HPO4溶液按照钙磷摩尔比为1.65:1加入到三颈烧瓶中，搅拌混合均匀，然后采用25％氨水将pH调至11，得到白色的粉末沉淀，过滤后，将白色粉末用去离子水清洗，然后100℃干燥，再放入马弗炉中焙烧，焙烧温度为1125℃，时间为1h，随后随炉降到常温，然后取出研磨，最后过200目筛，得到双相磷钙纳米粉末；(3)制备聚乙烯醇溶液：将聚乙烯醇溶解于去离子水中，制得质量浓度为4％的聚乙烯醇溶液；(4)制备复合骨支架材料：取羟乙基壳聚糖溶解在1v％的醋酸溶液中，得到羟乙基壳聚糖溶液，羟乙基壳聚糖浓度为0.7wt％，往羟乙基壳聚糖溶液中加入聚乙烯醇溶液和双相磷钙纳米粉末，聚乙烯醇、羟乙基壳聚糖和双相磷钙纳米粉末质量比为1:1:1，在室温下搅拌混合24h，再脱气使分散均匀，然后将得到的溶液倒入48孔板中循环冷冻解冻处理(放入-20℃冰箱内冷冻24小时，然后拿出来常温下解冻12个小时，然后再放入-20℃冰箱内冷冻)9次，最后放入冷冻干燥机中干燥48h，即得。实施例2一种复合骨支架材料的制备方法，包括如下步骤：(1)制备羟乙基壳聚糖：取10g壳聚糖加入到16.7g的50wt％氢氧化钠溶液中进行碱化，得到壳聚糖溶液，所述碱化在-20℃冰箱内进行，碱化时间为24h，在-20℃条件下静置1h后，加入溶剂异丙醇，搅拌升温至78℃，再搅拌冷却至室温，然后加入133ml异丙醇和18.3ml2-氯乙醇的混合溶液，搅拌均匀后，采用0.1M的盐酸溶液调pH7，再采用无水乙醇洗涤3次，然后选用截留分子量在10000Da的透析袋透析2d，最后冷冻干燥，即得羟乙基壳聚糖；(2)制备双相磷钙纳米粉末：将0.4M的Ca(NO3)2.4H2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合骨支架材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备羟乙基壳聚糖：取10g壳聚糖加入到15～18g的50wt％氢氧化钠溶液中进行碱化，得到壳聚糖溶液，在‑20℃条件下静置1～3h后，加入15～25ml溶剂异丙醇，搅拌升温至70～80℃，再搅拌冷却至室温，然后加入130～180ml异丙醇和15～19ml 2‑氯乙醇的混合溶液，搅拌均匀后，采用盐酸溶液调pH7，再采用无水乙醇洗涤，然后进行透析，最后冷冻干燥，即得羟乙基壳聚糖；(2)制备双相磷钙纳米粉末：将Ca(NO3)2·4H2O溶液和(NH4)2HPO4溶液按照钙磷摩尔比为1.65:1加入到容器中，搅拌混合均匀，然后将pH调至11，得到白色的粉末沉淀，过滤后，将白色粉末用去离子水清洗，然后依次进行干燥、焙烧、研磨，最后过200目筛，得到双相磷钙纳米粉末；(3)制备聚乙烯醇溶液：将聚乙烯醇溶解于去离子水中，制得聚乙烯醇溶液；(4)制备复合骨支架材料：取羟乙基壳聚糖溶解在1～3v％的醋酸溶液中，得到羟乙基壳聚糖溶液，羟乙基壳聚糖浓度为0.4～1.3wt％，往羟乙基壳聚糖溶液中加入聚乙烯醇溶液和双相磷钙纳米粉末，聚乙烯醇、羟乙基壳聚糖和双相磷钙纳米粉末质量比为(1～6):(1～3):1，在室温下搅拌混合20‑30h，再脱气使分散均匀，然后将得到的溶液倒入48孔板中循环冷冻解冻处理3～9次，最后放入冷冻干燥机中进行干燥，即得。...

【技术特征摘要】
1.一种复合骨支架材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备羟乙基壳聚糖：取10g壳聚糖加入到15～18g的50wt％氢氧化钠溶液中进行碱化，得到壳聚糖溶液，在-20℃条件下静置1～3h后，加入15～25ml溶剂异丙醇，搅拌升温至70～80℃，再搅拌冷却至室温，然后加入130～180ml异丙醇和15～19ml2-氯乙醇的混合溶液，搅拌均匀后，采用盐酸溶液调pH7，再采用无水乙醇洗涤，然后进行透析，最后冷冻干燥，即得羟乙基壳聚糖；(2)制备双相磷钙纳米粉末：将Ca(NO3)2·4H2O溶液和(NH4)2HPO4溶液按照钙磷摩尔比为1.65:1加入到容器中，搅拌混合均匀，然后将pH调至11，得到白色的粉末沉淀，过滤后，将白色粉末用去离子水清洗，然后依次进行干燥、焙烧、研磨，最后过200目筛，得到双相磷钙纳米粉末；(3)制备聚乙烯醇溶液：将聚乙烯醇溶解于去离子水中，制得聚乙烯醇溶液；(4)制备复合骨支架材料：取羟乙基壳聚糖溶解在1～3v％的醋酸溶液中，得到羟乙基壳聚糖溶液，羟乙基壳聚糖浓度为0.4～1.3wt％，往羟乙基壳聚糖溶液中加入聚乙烯醇溶液和双相磷钙纳米粉末，聚乙烯醇、羟乙基壳聚糖和双相磷钙纳米粉末质量比为(1～6):(1～3):1，在室温下搅拌混合20-30h，再脱气使分散均匀，然后将得到的溶液倒入48孔板中循环冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂磊，武巧运，侯孟娟，孙萌，董婧，
申请(专利权)人：信阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41