一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料及其制备方法，属于生物医用材料骨组织工程支架领域。本发明专利技术提供的柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料易于加工，得到的多孔支架具有均匀的孔隙分布，孔大小与骨表面孔隙大小相匹配。该复合材料具有良好的生物相容性，生物可降解性，并且在降解过程中，柠檬酸钙降解偏碱性环境可以抵消聚乳酸单独降解所带来的酸性环境，提供一个适宜骨生长的稳定离子环境，能促进新生骨组织的生长。另外，还可以通过调节聚乳酸分子量等手段可改善复合材料降解速度，以满足不同的临床要求。本发明专利技术制备的柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨修复材料为骨组织工程支架材料领域提供一种可行有效的新材料，有利于扩展骨修复材料领域应用和发展。

A calcium citrate/polylactic acid composite porous bone tissue engineering scaffold material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料及其制备方法
本专利技术涉及一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料及其制备方法，属于生物医用材料骨组织工程支架领域。
技术介绍
随着科技的进步，医学水平在不断提高，医用材料越来越来受到广泛的重视，其中利用人工骨替代材料来修复、替代骨缺损成为医学骨科领域的研究重点，也是治疗由于严重创伤、先天缺陷、骨肿瘤、骨髓炎等骨科疾病的有效手段。由于聚乳酸具有易塑性，并且良好的生物相容性和可降解性，降解产物的绿色无毒，在生物医学领域受到重视，当今临床应用中也常常将聚乳酸与无机钙盐复合的骨修复材料用于治疗骨损伤。作用机理一方面聚乳酸作为基质材料提供支架结构，支撑骨组织，另一方面钙盐组分作为骨愈合初期钙离子提供来源，具有骨诱导和骨传导作用，利于骨组织的修复。目前，该类复合材料的研究成果已十分显著。现如今使用较多的钙盐组分与聚乳酸复合有羟基磷灰石、磷酸三钙、磷酸氢钙等。羟基磷灰石属无机粒子，生物降解性较差，一般降解周期为1~2年甚至更长。从原理上来看，羟基磷灰石以及磷酸三钙等钙盐属于无机组分，表面亲水而憎油，这与聚合物基质的特性恰恰相反，这种差异易引起颗粒与聚合物的界面相容性差、导致结合界面不稳定、颗粒分散均匀性差且易团聚。为此，杨春瑜等人在改性羟基磷灰石/聚乳酸复合材料制备及其生物相容性评价中(杨春瑜,杨春莉,田晓红,等.改性羟基磷灰石/聚乳酸复合材料制备及其生物相容性评价[J].西安交通大学学报,2010,44(12):114-118.)，采用硅烷偶联剂十八烷基三氯硅烷(OTS)对羟基磷灰石颗粒进行了表面改性，通过热诱导相分离法制备了OTS-HA/PLLA多孔复合材料，改善了聚乳酸与羟基磷灰石之间的界面相容性，但方法涉及改性，过于复杂，工艺繁琐，且硅烷偶联剂的引入对材料的生物相容性存在一定程度影响，并不适用于生产或后续应用中。诸如此类的问题和不足就需要研究新的方向，为进一步实现临床治疗应用提供新的思路和方法。柠檬酸钙是一种有机钙盐，其饱和溶液的钙离子浓度为5.14mmol/L，与有利于成骨细胞增殖分化的钙离子浓度相适应，是一种理想的可用于骨修复的材料。柠檬酸钙能在体内降解并被吸收，且降解吸收过程中并不明显的改变人体体液pH值，降解过程释放钙离子也平稳高效，利于有效的吸收。本课题组之前通控制合成柠檬酸钙（中国专利201410061265.2；201410612150.8；201410612039.9；201410612989.1），使柠檬酸钙的形态特征和降解特性得到调控，便于复合以应用于骨修复领域中，并已在无机体系中得到应用体现。例如，Li等在Preparationandpropertiesofcalciumcitratenanosheetsforbonegraftsubstitute(LiJ,LiuY,GaoY,etal.Preparationandpropertiesofcalciumcitratenanosheetsforbonegraftsubstitute[J].Bioengineered,2016,7(5):376-381.)中提出了一种方便有效的方法合成纳米级片状柠檬酸钙，并研究了柠檬酸钙作为骨修复材料的应用。在随后的细胞和动物实验表明，柠檬酸钙可以促进新骨的形成。中国专利技术201511008235.6提供了一种含柠檬酸钙的骨水泥及其制备方法，该专利技术提供的含柠檬酸钙的骨水泥具有良好的骨引导性和骨诱导活性，但仍存在一定缺陷，比如力学性能较差，成型能力有限等。通过以上研究我们发现，当柠檬酸钙单独作为骨修复材料应用，降解速度过快，长期疗效不显著等无法回避的问题目前仍未得到很好的解决。柠檬酸钙与无机体系复合也存在力学性能差，且无法与体内降解速度相匹配等问题。于是，本专利技术采用易塑型，具有良好生物相容性和生物降解性能的聚乳酸与柠檬酸钙复合，制备柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨修复材料。一方面，由于柠檬酸钙是有机钙盐，与高分子有一个良好的亲和性，不同于磷酸三钙或羟基磷灰石与高分子亲和性不佳等情况，可与聚乳酸在不经过改性的情况下均匀共混分散制备复合材料，体现出良好的界面亲和性，同时基于聚乳酸基体的协调降解，可以解决普通柠檬酸钙粉降解过快，无法与新骨形成时间达成一致的问题。另一方面，聚乳酸自身在降解过程中，降解产物偏酸性，容易在体内引发炎症，从而一定程度上限制了其应用。而柠檬酸钙降解环境则相对偏碱性，在此基础上基于聚乳酸可达成一个良好适宜的可协调降解环境，可与聚乳酸降解导致的偏酸性环境相互抵消，提供更适宜骨修复的微环境。本专利技术提供的一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料孔径大小为15~150μm，与骨细胞表面孔隙大小相匹配，易于加工，可降解，且在降解过程中能够平稳释放钙离子，提供适宜新骨生成的离子环境，促进新生骨组织的生长，诱导成骨细胞的生成。另外，还可以通过调节分子量结构和组成等手段可改善复合材料降解速度，以满足不同的临床要求。本专利技术制备的一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料为骨组织工程支架材料领域提供一种可行有效的新材料，有利于扩展骨修复材料领域应用和发展。
技术实现思路
本专利技术针对现有骨组织工程支架复合材料的不足，提供一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料。该复合材料由聚乳酸和柠檬酸钙组成，柠檬酸钙为四水合柠檬酸钙，聚乳酸分子量为10~20万。以质量百分比计，柠檬酸钙含量为1~50%，其余为聚乳酸含量。其中，本专利技术提供的柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料的孔隙率为50~71%，孔隙大小为15~600μm。本专利技术所述的一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料的制备方法，具体步骤如下：(1)分别称量聚乳酸与对应复合比例的柠檬酸钙；(2)用量筒量取二氯甲烷倒入烧杯中，将称量好的聚乳酸倒入烧杯中，搅拌至完全溶解得到呈透明状态的聚乳酸溶液；搅拌转速为100~300r/min；(3)将对应比例所称量好的柠檬酸钙倒入(2)所述的聚乳酸溶液；(4)将烧杯放入超声振动器中进行加热超声分散30~60min，加热温度为60~100℃，超声完成后得到白色乳浊状混合物；(5)待(4)的白色乳浊状混合物注入到模具中进行成型；(6)室温下放置12~24小时或放置于60~100摄氏度的加热板上30~60分钟，待溶剂蒸发完毕，即得柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料。该复合体系，可以解决无机钙盐与聚乳酸亲和性不够好且降解较慢的问题，也可以解决柠檬酸钙粉体降解过快而无法与新骨形成时间达成一致的问题，并且柠檬酸钙降解形成的弱碱性环境可以中和聚乳酸降解形成的弱酸性环境，提供更适宜骨组织修复的离子微环境。由于柠檬酸钙和聚乳酸良好的亲和性使二者不用改性即可良好混合形成均匀分散的复合材料，并具有良好的力学性能和成型加工性能，同时二者复合能体现出良好的生物相容性，并且在骨修复的较长时间内随材料降解提供一个稳定适宜的钙离子环境，以促进新生骨组织的生长，表现出骨诱导和骨传导性能。因此，本专利技术提供的一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料，具有均匀的孔隙大小与分布，与骨表面孔隙大小相匹配，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料，其特征在于：该材料由聚乳酸和柠檬酸钙组成，以质量百分数计，柠檬酸钙的含量为1~50%，其余为聚乳酸含量。

【技术特征摘要】
1.一种柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料，其特征在于：该材料由聚乳酸和柠檬酸钙组成，以质量百分数计，柠檬酸钙的含量为1~50%，其余为聚乳酸含量。2.根据权利要求1所述的柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料，其特征在于：所含柠檬酸钙为四水柠檬酸钙。3.根据权利要求1所述的柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料，其特征在于：所含的聚乳酸分子量为10~20万。4.根据权利要求1所述的柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料，其特征在于：其孔径大小为15~600μm。5.根据权利要求1所述的柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料，其特征在于：其孔隙率为50~71%。6.一种权利要求1～5所述的柠檬酸钙/聚乳酸复合多孔骨组织工程支架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分别称量聚乳酸与对应复合比例的柠檬酸钙；(2)用量筒量取有机溶剂倒入烧杯中，将称量好的聚乳酸倒入烧杯中，搅拌至完全溶解得到呈透明状态的聚乳酸溶液；搅拌转速为60~300...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峻峰，肖逸菲，王廷丽，陈洁琼，王皓，王立，邹琴，张佩聪，赖雪飞，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51