一种复合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复合骨修复材料及其制备方法，有机组分采用蓖麻油与异佛尔酮二异氰酸酯反应合成聚氨酯，无机组分包括羟基磷灰石和白磷钙石，将所述有机组分和无机组分原位复合得到骨修复材料，本发明专利技术选用蓖麻油与异佛尔酮二异氰酸酯合成聚氨酯，并进一步复合羟基磷灰石和白磷钙石制备具有三维孔隙结构的骨修复材料，所述骨修复材料的孔隙率可达75％，抗压强度可达到15MPa，回弹率80％左右，提高了可再生资源利用率、降低成本；且本发明专利技术选取的原材料均考虑到其生物活性及生物相容性，达到了理想的生物响应，获得了良好的成骨效果。获得了良好的成骨效果。获得了良好的成骨效果。

【技术实现步骤摘要】
一种复合骨修复材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医用材料领域，具体为一种复合骨修复材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]天然骨组织是人体最坚硬的结缔组织，天然骨通过非常复杂的方式巧妙的将有机骨基质与无机骨盐紧密的结合起来。在所有磷酸钙中羟基磷灰石在人体骨骼中含量最丰富。因其良好的生物相容性、生物活性和骨传导性，羟基磷灰石已广泛应用于骨修复材料。但羟基磷灰石的脆性限制了其在承重部位的应用。为了弥补力学性能不佳的缺陷，通常将羟基磷灰石与聚合物相复合制备人工骨修复材料。
[0003]现有技术中的骨修复材料均注重孔隙率和力学强度两方面的性能参数，并未关注其回弹性能，比如专利号为CN106620870A，专利名称为均相自发泡法制备抗菌多孔复合骨修复支架的方法，所述方法首先制备nHA/DCPD/PU复合材料，然后在大于75℃温度条件下使DCPD释放结晶水与聚氨酯预聚体中的异氰酸根反应生成CO2；在氮气保护下,取15g甘油改性的蓖麻油加入三颈瓶中，70℃油浴加热并机械搅拌0.5h，加入6.5gDCPD固体粉末、65gnHA粉末；逐渐滴加15gIPDI，得到复合材料预聚物；然后加入0.05mL催化剂，反应约0.5h，再加入0.5mL扩链剂，继续反应2h，在90℃熟化发泡24h，洗涤、烘干得到抗菌多孔复合骨修复支架，其所述制备方法制备的骨修复材料在孔隙率及力学强度性能较好。
[0004]专利号为CN104368041A，专利名称为具有取向通道结构的复合骨修复支架的制备方法该制备方法公开了将粘稠状的磷酸钙
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聚氨酯复合材料制成厚度0.02～3mm，优选厚度为1～2mm的膜后，将具有与所需通道径相适应直径的金属丝间隔排布于其表面并卷曲成柱块状实体后，于90～120℃(最大允许范围75～150℃，优选90～120℃)条件下熟化1～48小时，优选熟化2～12小时使其固化，然后在含有电解质成分的电解液中以其中各取向排列的金属丝为阳极、以惰性电极为阴极的电解方式除去金属丝,得到所述的具有取向通道结构的复合骨修复支架，其孔隙率良好。
[0005]然而，人体骨骼不仅仅对孔隙率、力学强度两方面性能有要求，在人体不同部位的骨骼还会对回弹性能有所要求，但现有的骨材料的制备均没有关注此方向的问题。

技术实现思路

[0006]因此，为了同时提高现有技术中的骨修复材料的孔隙率、力学性能、回弹性能三方面性能，制备更接近人体骨的骨修复材料，本专利技术提出了一种复合骨修复材料及其制备方法。
[0007]一方面，本专利技术提供一种复合骨修复材料，
[0008]所述复合骨修复材料为：有机组分采用蓖麻油与异佛尔酮二异氰酸酯反应合成聚氨酯，无机组分包括羟基磷灰石和白磷钙石，将所述有机组分和无机组分原位复合得到骨修复材料。
[0009]所述复合骨修复材料的设计思路是基于组分、结构及功能三方面模拟骨组织，双
向调控构建兼具骨诱导活性和骨传导活性的新型骨修复体。
[0010]本专利技术的骨修复材料的无机组分选取羟基磷灰石和白磷钙石是由于在所有磷酸钙中，羟基磷灰石是构成人体骨骼的主要无机组分，因具有良好的生物相容性、生物活性和骨传导活性，羟基磷灰石已广泛应用于骨修复材料。而白磷钙石是以镁离子为第二阳离子的磷酸钙衍生物，在人体骨骼中含量仅次于羟基磷灰石，白磷钙石的离子释放速度快、蛋白质吸附能力强、在酸性环境下稳定性好，具有较好的骨诱导活性。
[0011]进一步的，本专利技术所述白磷钙石采用氢氧化钙与氢氧化镁反应，反应后将磷酸滴加到溶液中，沉化、离心、洗涤、冷冻干燥即得到白磷钙石粉末；所述羟基磷灰石以硝酸钙和磷酸三钠为原料通过化学沉淀法制得。
[0012]因此，为了更接近人体骨的成分，本专利技术研究团队首先固定蓖麻油和异佛尔酮二异氰酸酯的比例为1:1，制备有机成分聚氨酯后，无机组分选择单用白磷钙石，且分别以0％，5％，15％，25％，35％，45％，55％，65％的百分含量进行了实验研究，结果发现，在无机组分的白磷钙石为65％时，其制得的复合骨修复材料的性能最优，其孔隙率能够达到66
±
2％，抗压强度达到5.2MPa，回弹率达到88％，相对其他百分含量来说性能是较好的。
[0013]在进行了单用一种无机组分进行制备骨材料之后，更进一步的，本专利技术团队研发人员通过固定蓖麻油和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1:1，无机组分的整体比例为65％，在无机组分中加入逐渐加入羟基磷灰石来观察其所制得的骨材料的性能，分别进行了羟基磷灰石和白磷钙石的不同质量比的平行实验，结果发现在羟基磷灰石和白磷钙石的质量比在3:1时，其制得的骨修复材料的孔隙率能够达到77
±
4％，抗压强度达到15MPa，回弹率达到89％，这相对于现有技术的骨材料都是性能较优的。
[0014]其次，在有机组分的选取上，由于聚氨酯是一种由软硬段构成的嵌段聚合物，可以通过选择不同的软硬段嵌段和调节软硬段间的比例，对聚氨酯进行设计，从而得到具有不同化学结构、机械性能及热性能的聚合物以适应不同的应用要求，因此，为了能够合成性能好的骨材料，本专利技术采用蓖麻油与异佛尔酮二异氰酸酯反应合成聚氨酯，所述蓖麻油和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1:1。
[0015]本专利技术的另一方面，
[0016]还提供一种复合骨修复材料的制备方法，包括反应段和发泡段，所述反应段和发泡段为连续反应；
[0017]反应段：依次向反应器中加入反应原料：羟基磷灰石、白磷钙石、蓖麻油，混合均匀后加入异佛尔酮二异氰酸酯、催化剂、扩链剂；所述反应段在油浴、搅拌中进行。
[0018]发泡段：向反应段中加入发泡剂，搅拌均匀后出料并放入烘箱中制备复合骨修复材料。
[0019]进一步的所述催化剂为辛酸亚锡，所述扩链剂为1,4
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丁二醇，所述发泡剂为水；在用量方面，催化剂的使用量为反应原料质量的0.1％
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0.3％，扩链剂为反应原料质量的2％
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3％，水为反应原料质量的0.5％
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1％；所述反应原料质量为羟基磷灰石、白磷钙石、蓖麻油、异佛尔酮二异氰酸酯、催化剂、扩链剂的质量和。
[0020]进一步的，所述反应段温度选择为60
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80℃，优选为70℃，反应时间为3
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6h。
[0021]进一步的，由于白磷钙石影响，发泡温度不宜过高，发泡温度太高快速发泡都会坍塌，影响孔隙结构，因此，发泡段温度选择为60
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80℃，发泡时间选择为12
‑
24h。
[0022]有益效果
[0023]本专利技术选用蓖麻油与异佛尔酮二异氰酸酯合成聚氨酯，并进一步复合羟基磷灰石和白磷钙石制备具有三维孔隙结构的骨修复材料，其孔隙率可达75％，抗压强度可达到15MPa，回弹率80％左右，提高了可再生资源利用率、降低成本，且本专利技术选取的原材料均考虑到其生物活性及生物相容性，达到了理想的生物响应，获得了良好本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合骨修复材料，其特征在于，有机组分采用蓖麻油与异佛尔酮二异氰酸酯反应合成聚氨酯，无机组分包括羟基磷灰石和白磷钙石，将所述有机组分和无机组分原位复合得到骨修复材料。2.根据权利要求1所述的复合骨修复材料，其特征在于，所述无机组分含量为15
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65％，优选为65％。3.根据权利要求1所述的复合骨修复材料，其特征在于，所述蓖麻油和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1:1。4.根据权利要求1所述的复合骨修复材料，其特征在于，所述羟基磷灰石和白磷钙石的质量比为1：3，或1：1，或3：1，优选为3:1。5.根据权利要求1所述的复合骨修复材料，其特征在于，所述白磷钙石采用氢氧化钙与氢氧化镁反应，反应后加入磷酸，经沉化、离心、洗涤、冷冻干燥即得到白磷钙石粉末。6.根据权利要求1所述的复合骨修复材料，其特征在于，所述羟基磷灰石以硝酸钙和磷酸三钠为原料通过化学沉淀法制得。7.一种如权利要求1
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6任一项所述的复合骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括连续的反应段和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜晶晶，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：