【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医用材料，具体为一种长效抗菌的纳米汉堡复合骨填充材料的制备方法。
技术介绍
1、近年来，我国40-49岁人群骨质疏松症患病率为3.2％，50岁以上人群骨质疏松症患病率为19.2％。对于骨质疏松症状的治疗，目前临床主要通过将骨填充材料填充在骨缺损部位，与人骨结合促进新骨生长的方式进行治疗。此外，负载含有抗菌离子的药物进行辅助治疗。目前，常用的骨填充材料有自体骨、异体骨、生物活性玻璃、生物可降解聚合物、磷酸钙、羟基磷灰石等。然而，单一的骨填充材料虽然具有良好的生物相容性，但在临床使用过程中受供体数量有限、易感染、不完全降解等影响引起排斥反应、细菌感染等，使得材料的抗菌特性差、抗菌周期短的问题。此外，单一的骨填充材料在使用中存在与人骨结合界面不牢固，结合力差等因素引起抗压强度低的问题，同时，单一的骨填充材料存在弹性模量高易导致周围关节或骨骼的运动受限，进而影响成骨特性。
2、鉴于上述骨填充材料的优缺点，研究者对于改性单一骨填充材料并合成复合骨填充材料的研究在生物医用材料
中具有重要意义。目前，研究者通过对上述材料进行化学改性、加入其他抗菌物质等方式得到复合骨填充材料。这些复合骨填充材料虽然抗压强度、抗菌特性有所提升，如抗菌型功能梯度多孔ha-ag骨填充支架具有良好的抗菌特性(体外细胞培养实验，两天后od值为1.2)、单硬脂酸甘油酯混合磷酸钙(或磷酸钙衍生物)、硫酸钙、羟基磷灰石、骨粉中的一种或几种复合骨填充材料具有一定的抗压强度(0.136mpa～0.210mpa)等。但在实际临床治疗中仍存在合成的
3、中国专利《一种诱导骨再生的天然复合骨填充材料及其制备方法和用途》将动物松质骨进行脱脂脱蛋白处理、水洗干燥并分别在焦磷酸钠溶液及成骨相关蛋白的缓冲液中浸泡得到诱导骨再生的天然复合骨填充材料。该复合骨填充材料具有良好的生物相容性及抗菌抗炎特性(体外细胞实验细胞存活率＞80％)，但存在抗压强度低、抗菌周期短的问题。
4、中国专利《一种骨填充材料及其制备方法》以单硬脂酸甘油酯为基质，利用单硬脂酸甘油酯的热熔性，加热熔化后，加入磷酸钙(或磷酸钙衍生物)、硫酸钙、羟基磷灰石、骨粉中的一种或它们中几种的混合制得复合骨填充材料。该复合骨填充材料具有良好得柔韧性，但存在由于磷酸钙、硫酸钙、羟基磷灰石和骨粉等填充物的分散性差单硬脂酸甘油酯与其结合后界面结合不牢固，缺乏良好的相容性和结合力，进而影响材料的抗压强度(抗压强度：0.136mpa～0.210mpa)。此外，由于单硬脂酸甘油酯自身抗菌特性较差，导致材料的抗菌特性差、抗菌周期短，进而限制其在生物医用材料
中的应用。
5、中国专利《一种具有活性夹层的抗菌型功能梯度多孔ha-ag骨填充支架的制备方法》将100nm的羟基磷灰石粉末、ag粉末、nh4hco3粉末及sr粉末混合均匀后进行煅烧制备多孔ha-ag骨填充支架。该骨填充支架具有一定的抗菌特性(体外细胞培养实验，两天后od值为1.2)，但仍存在由于银离子被填充支架中的多孔结构吸附，或与组织液中的蛋白质结合形成复合物，从而减少了银离子的释放和抗菌作用，进而使得材料在临床治疗使用过程中抗菌周期短。此外，该骨填充支架由于高孔隙率(孔隙率达65％)，减少支架的实际材料密度，引起使用过程中材料抗压强度低的缺点。
6、中国专利《可控多级交联可注射热致相变水凝胶的制备方法及应用》通过亲核取代反应对壳聚糖进行多官能团化的活化接枝，纳米晶须的纯化、细化及功能化，二者结合形成一级交联网络并使用热致剂引导的二级交联网络的激活与形成制备复合骨填充材料。该复合骨填充材料具有良好的生物相容性，但仍存在由于该材料内部交联程度不均匀且温度变化时结构发生改变，引起材料的抗压强度较差，从而限制其在生物医用材料
中的应用。
7、针对上述专利中复合骨填充材料存在原材料的多孔结构引起的抗菌物质不能缓慢释放引起的抗菌特性差、抗菌周期短的问题及改性物质在单一的骨填充物中的分散性差引起的抗压强度低的问题，设计一种长效抗菌的高抗压强度“纳米汉堡”复合骨填充材料在临床用于骨缺损部位的填充具有重要的研究意义。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种长效抗菌的纳米汉堡复合骨填充材料的制备方法，解决了现有复合骨填充材料抗压强度低、抗菌特性差、抗菌周期短等问题。由多孔磷酸钇改性聚乙烯醇包覆β-tcp微球与氮化硼或碳化锆或碳化硅纳米片通过溶胶凝胶、聚合及原位生长制成。制备上述多孔磷酸钇改性聚乙烯醇包覆β-tcp时，多孔磷酸钇表面带有负电荷，而细菌表面带有正电荷。这种电荷差异能吸附和吸引细菌到多孔磷酸钇表面，并通过电荷排斥作用来抑制它们的附着和生长，激活机体的免疫细胞，促进免疫细胞的活化和增殖，增强机体对细菌的清除能力，进而该复合骨填充材料与骨缺损部位人骨结合后达到长效抗菌的效果。同时，多孔磷酸钇中的钇离子与聚乙烯醇中的羟基氧原子产生配位作用形成配位键，与羟基发生离子交换反应形成稳定的酯键结构，进而增强复合骨填充材料的抗压强度，从而促进复合骨填充材料在骨缺损部位填充区域骨组织的生长和修复。因此，采用聚合法将多孔磷酸钇改性聚乙烯醇与β-tcp结合，通过聚乙烯醇中的羟基分别与β-tcp中的磷酸根离子及钙离子发生反应，形成牢固的共价键及稳定的络合结构，从而更进一步提高复合骨填充材料的抗压强度，进而提高骨缺损部位的成骨特性。同时，借助多孔磷酸钇的多孔结构及聚乙烯醇与β-tcp微球的低弹性模量特性，使复合材料在降低弹性模量的同时能提高抗压强度，进而减少在使用过程中对人骨造成二次伤害。此外，借助氮化硼或碳化锆或碳化硅纳米片的抗菌特性，通过原位生长将多孔磷酸钇改性聚乙烯醇包覆β-tcp微球与氮化硼或碳化锆或碳化硅纳米片结合形成“纳米汉堡”结构，使得多种抗菌机制协同作用，进而提高复合骨填充材料的抗菌特性及抗菌周期。
2、本专利技术选用聚乙烯醇包覆β-tcp微球与纳米片状抗菌物质制备复合骨填充材料。首先，通过多孔磷酸钇改性聚乙烯醇包覆β-tcp微球在骨缺损部位填充与人骨结合后能通过多孔磷酸钇的多孔结构能提供机械阻隔，进而阻止细菌侵入和扩散并调控钇离子释放速率，从而提高复合骨填充材料的抗菌特性及抗菌周期。同时，与复合骨填充材料中含有的纳米片状抗菌物质氮化硼或碳化锆或碳化硅协同作用，进而更进一步提高材料在使用中的抗菌特性。其次，多孔磷酸钇改性聚乙烯醇借助聚乙烯醇的高抗压强度(50～70mpa)及改性后钇离子与聚乙烯醇中的羟基反应形成牢固的酯键，从而提高复合骨填充材料的抗压强度。此外，改性聚乙烯醇包覆β-tcp后借助β-tcp的高抗压强度(100～150mpa)，由于改性聚乙烯醇包覆层填充β-tcp颗粒之间的空隙，提高颗粒间的力学耦合效应且包覆形成的界面能增加复合材料的界面黏附力本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种长效抗菌的纳米汉堡复合骨填充材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种长效抗菌的纳米汉堡复合骨填充材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中磷酸二氢铵质量为0.2～0.8g，四水合硝酸钇的质量为0.3～1.2g，且溶于去离子水中得到溶液A；
3.根据权利要求1所述的一种长效抗菌的纳米汉堡复合骨填充材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中多孔磷酸钇改性聚乙烯醇包覆β-TCP微球中多孔磷酸钇改性聚乙烯醇粉末及丙烯酸乙酯晶体质量为0.5～1g，溶解于10～25mL去离子水中得到多孔磷酸钇改性聚乙烯醇溶液及丙烯酸乙酯溶液；
4.根据权利要求1所述的一种长效抗菌的纳米汉堡复合骨填充材料的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种长效抗菌的纳米汉堡复合骨填充材料的制备方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种长效抗菌的纳米汉堡复合骨填充材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种长效抗菌的纳米汉堡复合骨填充材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中磷酸二氢铵质量为0.2～0.8g，四水合硝酸钇的质量为0.3～1.2g，且溶于去离子水中得到溶液a；
3.根据权利要求1所述的一种长效抗菌的纳米汉堡复合骨填充材料的制备方法，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，张洁玉，姚秉华，余晓皎，汪东红，汤玉斐，赵康，张豪，姜淼，吴子祥，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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