本发明专利技术公开了一种高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架及其制备方法，以壳聚糖/硫酸软骨素为有机基体，钙-磷盐溶液为无机相前驱体；将壳聚糖/硫酸软骨素乙酸溶液与可溶性钙盐和磷酸盐溶液充分混合均匀，再经交联剂交联，注模成型，碱液中原位仿生矿化结晶，冷冻干燥，得到高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架。本发明专利技术在材料制备方面模拟自然骨的组成和结构，制备工艺条件温和，操作简单，所制备的材料可以根据使用需要，进行随意赋形和再加工。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于人工骨修复材料
，具体涉及一种高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架及其制备方法。
技术介绍
人体骨组织是由弱结晶度的纳米羟基磷灰石和胶原组装复合而成的具有高度精密结构的自然矿化生物材料。从广义上说，可被看成是基体中含有纳米晶体的双相复合材料或者有机/无机纳米复合材料，这为骨修复材料的研究开发提供了灵感和启发，纳米羟基磷灰石骨修复复合材料应运而生。所谓纳米复合材料是指分散相尺寸至少小于IOOnm的复合材料，由于分散相与基体之间的界面面积大，能把分散相与基体的性能更充分结合起来，因而具有良好的综合性能。通常制备纳米羟基磷灰石骨修复复合材料的方法主要是将基体材料与人工合成的纳米羟基磷灰石通过简单的物理机械或化学方式混合均匀后，再注入模具，冷冻干燥成型。在简单复合制备的复合材料中羟基磷灰石分散不均匀，易发生团聚现象，界面结合力弱，使得材料的力学性能下降，微观结构无序。原位复合制备技术是近年来发展起来的一个新兴研究领域，采用原位复合就地反应制备无机/有机系分子复合材料是一种比较有前景的制备有机/无机复合材料的方法，它可以很好的降低有机/无机界面的界面能，实现无机粒子在有机基质上的均匀分散。本研究采用原位复合法制备以壳聚糖/硫酸软骨素为有机基体，均匀分散的纳米HAP为无机相的复合材料，实现了分子级复合，保证了材料的力学性能。壳聚糖是天然的生物材料，带正电荷，其结构与细胞外基质中的主要成分一糖胺聚糖十分类似，其降解产物对人体无毒副作用，具有良好的生物降解性和生物相容性。硫酸软骨素是一种带有负电荷的直链糖胺聚糖，是细胞外基质中的主要成分，它可促进细胞贴附，提高骨组织的强度和韧性，所以具有极好的生物活性。壳聚糖、硫酸软骨素的氨基、羧基、羰基集团对于纳米羟基磷灰石的结晶起着电位互补、绑定和螯合作用，引导纳米羟基磷灰石在有机基体上进行原位结晶，造成了原位结晶的纳米羟基磷灰石与壳聚糖、硫酸软骨素具有一定的相互作用，起到了降低羟基磷灰石前驱体和壳聚糖、硫酸软骨素材料间的界面结合能，使得羟基磷灰石在有机基体上形成与基体有相互作用的均匀分散纳米颗粒，从而实现了纳米轻基憐灰石在有机基体上的原位结晶。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架及其制备方法，根据原位复合制备和仿生矿化原理研制一种结晶度可控、高度均匀分散，且与有机基体之间形成有效稳定键合的纳米羟基磷灰石复合支架，从而在结构和功能上实现对天然骨的仿生构建。该方法的制备工艺条件温和，操作简便，成本比较低，制备所得到的支架材料可以根据使用部位和形状的具体要求，进行加工塑形。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架的制备方法，以壳聚糖/硫酸软骨素为有机基体，钙-磷盐溶液为无机相前驱体；将壳聚糖/硫酸软骨素乙酸溶液与可溶性钙盐和磷酸盐溶液充分混合均匀，再经交联剂交联，注模成型，碱液中原位仿生矿化结晶，冷冻干燥，得到高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架。所述的制备方法的具体步骤如下 步骤一支架前驱体混合液的制备(I)配制I Zmol/Lfi盐溶液和O. 6 I. 2mol/L磷酸盐溶液；(2)将壳聚糖粉末和硫酸软骨素粉末溶解于体积分数为I 2%的乙酸溶液中，搅拌使各组分混合均匀；(3)将上述(1)、(2)的物料以不同的配比混合得到不同浓度的混合物，体系中钙-磷摩尔比为I. 67:1，持续搅拌使其充分混合均匀，接着加入交联剂进行 交联，得到支架前驱体混合液； 步骤二 纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架的成型(I)将步骤一所制备 的混合液注入模具，移至4°C冰箱静置4 6 h，随后放入超低温冰箱至少冷冻12h，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥至完全脱水；(2)将步骤二(I)所得的干燥样品置于碱液中浸泡，然后再用去离子水反复浸洗至中性，超低温冰箱冷冻后进行冷冻干燥获得高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架。步骤一(I)所述钙盐为硝酸钙或氯化钙；磷酸盐为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种。在步骤一(3)最终混合液中壳聚糖的浓度为10 20mg/mL，硫酸软骨素的浓度为2 10mg/mL，加入的Ca/P前驱体溶液理论形成HAP量为8 20mg/mL，有机基体组分与理论形成HAP的质量比为I :0. 4 I。步骤一(3)所述混合体系于常温下交联4 6h，交联剂为I-乙基-3-(3- 二甲基氨丙基)碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS);交联剂EDC的浓度为2 5mg/mL，EDC和NHS的摩尔比为I. 5 5:1。步骤二(I)所述的超低温冰箱中冷冻的温度范围为-5°c -80°c。步骤二(2)所述的碱液是质量分数为5 10% NaOH的乙醇/去离子水溶液或者质量分数为5 10% KOH的乙醇/去离子水溶液；所述碱液中乙醇和去离子水的体积比为I 3 :1。步骤二(2)所述的干燥样品置于碱液中常温浸泡至少8小时。硫酸软骨素为硫酸软骨素A或C。本专利技术的显著优点在于壳聚糖是一种含有大量氨基的天然阳离子多糖，硫酸软骨素是一种阴离子糖胺聚糖，将硫酸软骨素与壳聚糖进行交联形成支架有机基体，在微观结构和理化性能上，如表面电荷、亲疏水性等方面，与生物大分子存在许多相似性。有机基体中含有的羧基、羟基、磺酸基、胺基及酰胺基等基团不仅可促进细胞的粘附和生长，而且是无机相羟基磷灰石的成核位点。本专利技术正是利用这些基团在有机基体上有规律的分布，原位诱导纳米羟基磷灰石的成核结晶，从而制备出纳米颗粒高度分散、结晶度可控的高生物响应纳米复合支架。制备所得的支架相对于其他复合支架有以下优点 (I)选用壳聚糖、硫酸软骨素和羟基磷灰石组分的组合，这三种组分的生物相容性、生物活性均较好，且三种组分的配比可以调整；(2)根据原位复合制备和仿生矿化原理研制一种结晶度可控、高度均匀分散，且与有机基体之间形成有效稳定键合的纳米复合支架，由于复合支架上纳米颗粒的均匀分散，复合支架的力学性能得到了提高； (3)采用乳鼠成骨细胞建立复合支架材料的体外评价模型，结果表明该材料细胞相容性好； (4)该高生物响应纳米复合支架的制备工艺条件较温和，操作简便，成本较低。附图说明图1-2是高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架的扫描电子显微镜图。图3是高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架的X射线衍射图。·图4-7是高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架与乳鼠成骨细胞体外复合培养的相差显微镜图(图4-7复合培养时间分别4h，12h，72h，96h ;由于支架不透光，在相差显微镜下表现为阴影)。具体实施例方式实施例I 1)配制2mol/L硝酸钙盐溶液，I.2mol/L磷酸二氢钾溶液；壳聚糖、硫酸软骨素的质量比为10:1 ； 2)将所述质量配比的壳聚糖/硫酸软骨素溶解于1%乙酸溶液，搅拌均匀； 3)往上述壳聚糖/硫酸软骨素混合液中缓慢地加入一定量的硝酸钙盐溶液，磷酸二氢钾溶液，搅拌Ih ;其中n(Ca2+) :η(Ρ043_)=1. 67:1，有机组分与理论形成HAP的质量比为1:0. 4 ； 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架的制备方法，其特征在于：以壳聚糖/硫酸软骨素为有机基体，钙？磷盐溶液为无机相前驱体；将壳聚糖/硫酸软骨素乙酸溶液与可溶性钙盐和磷酸盐溶液充分混合均匀，再经交联剂交联，注模成型，碱液中原位仿生矿化结晶，冷冻干燥，得到高生物响应纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硫酸软骨素复合支架。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈景帝，余其凤，张惠，张玉珏，张其清，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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