一种医用高强度高韧性可吸收复合生物材料制造技术

本发明专利技术提供了一种医用高强度高韧性可吸收复合生物材料，其化学成分按质量百分比计含有：纳米β‑Ca3(PO4)2 10％～15％、壳聚糖6％～12％、纳米银线2.5％～4.0％，余量为聚乳酸；本发明专利技术制备工艺为：将原料混合后经热模压制成，热模压的加工温度为75～250℃，热模压的压力为2～10MPa；本发明专利技术制备的复合生物材料具有强度高、韧性好、抗菌、生物相容性好、具有骨诱导和骨传导活性等特点，可制成各种骨科固定器械。

【技术实现步骤摘要】
一种医用高强度高韧性可吸收复合生物材料
本专利技术属于医用新材料
，特别涉及一种医用高强度高韧性可吸收复合生物材料。
技术介绍
骨固定器件是植入人体内的医疗器件，是治疗骨科疾病不可缺少的医疗器械，目前常用的骨内固定器件用植入材料有三种：金属材料、无机非金属和高分子可吸收材料。金属材料存在着需要进行二次手术取出、弹性模量较高、应力遮挡效应、体内异物等问题，无机非金属和高分子可吸收材料成为目前骨内固定器件用植入材料中应用广泛的生物材料。磷酸三钙[Ca3(PO4)2]具有与骨骼中无机相相似的化学组成，是最常用的生物复合材料的填料，中国专利(CN1403167)和美国专利(US5981619)曾公开将磷酸三钙加入聚合物中获得了力学性能较好的生物复合材料。磷酸三钙做为骨修复材料能在植入界面引发特殊的生物学反应，可以在材料与骨组织界面之间形成化学键合，诱导骨的修复与再生。聚乳酸(PLLA)是一种新型的生物可降解材料，具有良好的力学性能、生物相容性、可降解并被吸收，但是聚乳酸无生物活性，且其酸性降解产物会引起体内炎症反应，造成局部组织的损伤。壳聚糖(CS)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被医药行业广泛关注；壳聚糖是一种可降解的天然生物多糖，具有促进凝血和伤口愈合等作用；壳聚糖与人体生物相容性良好，但缺乏骨传导和骨诱导活性；但壳聚糖单独使用力学性能不理想，特别是在体内湿态环境下由于吸水性太强造成力学强度损失很快，其降解产物为氨基葡萄糖，呈弱碱性。但无论哪种无机非金属材料或高分子可吸收材料都存在强度韧度低、无法与金属材料相提并论的不足。国内专利申请号为201210255385.7公开了一种可吸收复合生物材料及其制备方法，申请号为201210524447.X公开了一种可吸收骨螺钉及其制备方法和应用，由这两种技术制备的骨固定器均存在使用过程中强度和韧度低的问题，部分器械在患者没有完全康复时就出现断裂、磨损等事故。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术在于，将纳米-Ca3(PO4)2、聚乳酸、壳聚糖、纳米银线相结合，提供一种医用高强度高韧性可吸收复合生物材料，具有强度高、韧性好、抗菌、生物相容性好、具有骨诱导和骨传导活性等特点。基于以上目的，本专利技术提供了一种医用高强度高韧性可吸收复合生物材料，其特征在于，所述的医用高强度高韧性可吸收复合生物材料其化学成分按质量百分比计为：纳米β-Ca3(PO4)210％～15％、壳聚糖6％～12％、纳米银线2.5％～4.0％，余量为聚乳酸。所述的纳米β-Ca3(PO4)2的粒径为40～100nm，呈纳米级颗粒。所述的壳聚糖的粒径为80～320μm。所述的聚乳酸为平均分子量在1×105～7×105的左旋聚乳酸。所述的纳米银线的直径为50～100nm。进一步地，所述一种医用高强度高韧性可吸收复合生物材料由以下步骤制得：将配方量的纳米β-Ca3(PO4)2、壳聚糖、纳米银线、聚乳酸进行混合，然后经热模压制成；热模压的加工温度为75～250℃，热模压的压力为2～10MPa。本专利技术的创新特点为：将金属材料、无机非金属材料、有机材料相结合，制备出一种医用高强度高韧性可吸收复合生物材料，具有强度高、韧性好、抗菌、生物相容性好、具有骨诱导和骨传导活性等特点，可制成各种骨科固定器械。本专利技术中的纳米银线不但具有抗菌作用，还极大程度上增强了材料的强度和韧性；纳米级β-Ca3(PO4)2具有良好的生物活性和可降解性，其降解过程中释放出的大量磷酸根离子与钙离子可原位形成类骨质磷灰石矿物的沉积，利于体内骨科固定器械降解过程中骨组织的再生；壳聚糖快速降解后形成的多孔结构有利于骨组织的长入，其降解物的弱碱性可中和聚乳酸降解物的酸性。附图说明图1是本专利技术实施例3制备的医用高强度高韧性可吸收复合生物材料SEM。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所列举实例只用于解释本专利技术，并非限定本专利技术的范围。实施例1：1)配料：按质量百分比计为：粒径40nm的纳米β-Ca3(PO4)210％、粒径150μm的壳聚糖12％、直径60nm的纳米银线3.0％，余量为分子量5×105的左旋聚乳酸；2)将配好的原料放置于模具中，加热到150℃进行热模压，热模压的压力为5MPa，保压30min；3)力学性能测试；4)抗菌实验：将制备好的复合生物材料制成50mm×50mm×10mm的试片经无水乙醇、去离子水超声清洗，各8min，然后放入体积分数75％酒精溶液中消毒45min。测试细菌为金黄色葡萄球菌。首先将消毒后的试板放进培养皿中，加入50mL菌悬液，静止培养2h，以使细菌充分黏附；之后用PBS溶液冲洗掉表面疏松黏附的细菌，一共冲洗3次；将冲洗过后的复合生物材料试板放进50mLPBS溶液中，超声振荡3min，将表面黏附的细菌冲洗掉。之后将含有表面黏附细菌的PBS溶液取5mL，均匀铺在培养基板上，将培养基板放进37℃的恒温培养箱中培养12h，观察、计算菌落数。5)骨诱导活性实验：将制备好的复合生物材料制成100mm×100mm×5mm的试片，在试片上接种新生大鼠颅骨成骨细胞，接种密度为300个/mm2，用含有体积分数为10％的新生牛血清的DMEM培养基培养，每1d换液，分别培养3d和5d，然后每孔加入MTT0.1mL，37℃培养4h，吸弃上清液，再每孔加入DMSO0.5mL，用酶标仪于波长490nm处测定吸光度。实施例2：1)配料：按质量百分比计为：粒径80nm的纳米β-Ca3(PO4)212％、粒径300μm的壳聚糖9％、直径100nm的纳米银线4.0％，余量为分子量6×105的左旋聚乳酸；2)将配好的原料放置于模具中，加热到190℃进行热模压，热模压的压力为8MPa，保压30min；3)力学性能测试；4)抗菌实验：按实施例1进行；5)骨诱导活性实验：按实施例1进行。实施例3：1)配料：按质量百分比计为：粒径100nm的纳米β-Ca3(PO4)215％、粒径200μm的壳聚糖10％、直径75nm的纳米银线3.5％，余量为分子量5×105的左旋聚乳酸；2)将配好的原料放置于模具中，加热到205℃进行热模压，热模压的压力为10MPa，保压30min；3)力学性能测试；4)抗菌实验：按实施例1进行；5)骨诱导活性实验：按实施例1进行。对比例1：1)配料：按质量百分比计为：粒径100nm的纳米β-Ca3(PO4)215％、粒径200μm的壳聚糖10％，余量为分子量5×105的左旋聚乳酸；2)将配好的原料放置于模具中，加热到205℃进行热模压，热模压的压力为10MPa，保压30min；3)力学性能测试；4)抗菌实验：按实施例1进行；5)骨诱导活性实验：按实施例1进行。对比例2：1)配料：按质量百分比计为：粒径200μm的壳聚糖10％、直径75nm的纳米银线3.5％，余量为分子量5×105的左旋聚乳酸；2)将配好的原料放置于模具中，加热到205℃进行热模压，热模压的压力为10MPa，保压30min；3)力学性能测试；4)抗菌实验：按实施例1进行；5)骨诱导活性实验：按实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用高强度高韧性可吸收复合生物材料，其特征在于，其化学成分按质量百分比计为：纳米β‑Ca3(PO4)2 10％～15％、壳聚糖6％～12％、纳米银线2.5％～4.0％，余量为聚乳酸。

【技术特征摘要】
1.一种医用高强度高韧性可吸收复合生物材料，其特征在于，其化学成分按质量百分比计为：纳米β-Ca3(PO4)210％～15％、壳聚糖6％～12％、纳米银线2.5％～4.0％，余量为聚乳酸。2.根据权利要求1所述的医用高强度高韧性可吸收复合生物材料，其特征在于，将配方量的纳米β-Ca3(PO4)2、壳聚糖、纳米银线、聚乳酸进行混合，然后经热模压制成形。3.根据权利要求1所述的医用高强度高韧性可吸收复合生物材料，其特征在于，所述的纳米β-Ca3(PO4)2的粒径为40～100nm。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾占奎，杨锦建，李松超，姚文诚，孙科，丁亚飞，金志波，郝钢，
申请(专利权)人：郑州大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：河南,41