一种聚己内酯/β-磷酸三钙多孔复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种聚己内酯/β-磷酸三钙多孔复合材料的制备方法，用溶胶-凝胶法，在室温下，将1-5ml浓磷酸和5-30g醋酸钙，依次分散在200ml甲醇中，形成溶胶，再用甲醇对上述溶胶进行溶剂替换，接着再用10ml-50ml的四氢呋喃溶解3-5g聚己内酯后加入到上述溶胶中，继续搅拌20-60分钟，得到复合物凝胶，将所得复合物凝胶置于甲醇中浸泡2-5天陈化，取出后再进行冷冻干燥，得到聚己内酯/β-磷酸三钙多孔复合材料。本发明不需要高温煅烧，得到的聚己内酯/β-磷酸三钙多孔复合材料的孔径为5-40μm，接近人体骨骼表面的孔径尺寸，材质结构均匀，在体内的生物亲和性和体内可降解特性高，可作为一种理想的人体骨组织工程材料，被用来进行骨组织的增殖和修复。

权利要求

1.一种聚己内酯/β-磷酸三钙多孔复合材料的制备方法，其特征是：第一步，溶胶的制备

在室温条件下，将1-5ml浓磷酸和5-30g醋酸钙，依次分散在200ml甲醇中，搅拌8-24小时，形成溶胶；

第二步，复合物凝胶的制备

先将10ml-300ml甲醇加入第一步得到的溶胶中，搅拌，进行溶剂替换，然后用

10ml-50ml的四氢呋喃将3-5g聚己内酯溶解后加入经溶剂替换后的溶胶中，并继续搅拌

20-60分钟，得到复合物凝胶；

第三步，凝胶的陈化及干燥处理

将所得复合物凝胶置于甲醇中浸泡2-5天陈化，取出陈化的凝胶，在液氮中对陈化的凝胶进行冷冻，然后经真空干燥得到孔径为5-40μm的聚己内酯/β-磷酸三钙多孔复合材料。

说明书

一种聚己内酯/β-磷酸三钙多孔复合材料的制备方法

技术领域

[0001] 一种聚己内酯/β-磷酸三钙多孔复合材料的制备方法，涉及一种在室温条件下，利用溶胶-凝胶技术原位制备聚己内酯/β-磷酸三钙多孔复合材料的方法，属于医用材料制备技术领域。

背景技术

[0002] 聚己内酯(PCL)是一种被美国食品及药物管理局批准的可生物降解的聚酯材料，具有良好的生物活性，这些年来一直受到人们的广泛关注，但是由于其亲水性较差，不易被人体吸收，在体内完全降解需要两年之久，从而限制了其应用范围。β-磷酸三钙(β-TCP)具有良好的生物相容性和体内可降解性，能够诱发新骨的生长，并随之被新骨组织所代替，从而转化为宿主新生骨组织的一部分，现已被国内外诸多研究证实为一种很好的骨移植替代材料，但是由于其本身脆性较大，因此常通过与高聚物的复合来改善其机械性能。目前，聚己内酯/β-磷酸三钙(PCL/β-TCP)多孔复合材料作为一种生物医学工程材料，可被用来进行骨组织的增殖和修复。其制备方法主要有，1)共混法：是将预先制备的β-磷酸钙粉体与PCL熔液共混；2)表面浇铸法：是将制备好的β-TCP支架浸渍到PCL溶液中，使PCL在其表面附着，待烘干后形成PCL/β-TCP多孔复合材料。但是，在用以上方法制得的PCL/β-TCP多孔复合材料中，β-TCP必须通过高温煅烧才能形成，因此其生物活性受到了很大的影响，同时，在PCL/β-TCP复合材料中β-TCP与PCL组分间存在明显的相分离现象，使得复合材料中两组分各自的材质特性依然突显，从而限制了该复合材料的应用范围。

发明内容

[0003] 本发明的目的是公开一种不需要高温煅烧就能得到的PCL/β-TCP多孔复合材料的制备方法，用本发明得到的PCL/β-TCP多孔复合材料，其孔径为5-40μm，接近人体骨骼表面的孔径尺寸，具有材质均匀性高和PCL的结晶度低的特性，从而提高了PCL/β-TCP复合材料在体内的生物亲和性和体内可降解性。

[0004] 为了达到上述目的，本发明采用溶胶-凝胶法，在室温条件下，原位制备得到了PCL/β-TCP多孔复合材料，其中β-TCP纳米晶无需经过高温煅烧预先制备，而是在与PCL进行原位复合时于常温条件下形成，因此提高了β-TCP晶粒表面的化学活性，同时PCL在凝胶过程中形成的网络结构降低了磷酸氢钙向β-TCP转化过程中的浓度梯度，减小了β-TCP晶粒的生长速率，得到了具有高比表面性能的β-TCP纳米晶，使得β-TCP纳米晶与PCL分子的弱氢键作用增强并降低了PCL的结晶度。因此，β-TCP在PCL中的分散性增加，从而解决了PCL/β-TCP复合材料的相分离问题并改善了PCL的生物降解特性。所得PCL/β-TCP多孔复合材料孔径为5-40μm，接近人体骨骼表面的孔径尺寸，可用于临床医学作为治疗骨疾病的药物控释载体。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 本发明提供的制备PCL/β-TCP多孔复合材料所需要的原料包括醋酸钙(分析纯)、浓磷酸(85％，分析纯)、聚己内酯(分子量为5万)、四氢呋喃(分析纯)以及甲醇(99％，分析纯)，均为市售。

[0007] 第一步，溶胶的制备

[0008] 在室温条件下，将1-5ml浓磷酸和5-30g醋酸钙，依次分散在200ml甲醇中，搅拌8-24h，形成溶胶。

[0009] 第二步，复合物凝胶的制备

[0010] 先将10ml-300ml甲醇加入第一步得到的溶胶中，搅拌，进行溶剂替换，然后用10ml-50ml的四氢呋喃将3-5g聚己内酯溶解后加入经溶剂替换后的溶胶中，并继续搅拌
20-60分钟，得到复合物凝胶。

[0011] 第三步，凝胶的陈化及干燥处理

[0012] 将所得复合物凝胶置于甲醇中浸泡2-5天陈化，取出陈化的复合物凝胶，在液氮中对陈化的凝胶进行冷冻，然后经真空干燥得到孔径为5-40μm的聚己内酯/β-磷酸三钙多孔复合材料。

[0013] 本发明具有以下优点：

[0014] 1，由于本发明实现了PCL与β-TCP在常温条件下的原位复合，不需要高温煅烧，因此提高了β-TCP在PCL中的分散均匀性，消除了复合材料中无机相(β-TCP)与有机相(PCL)之间的相分离现象，使该复合材料的载药能力大大提高。

[0015] 2，本发明增强了复合材料中无机相与有机相之间的相互作用，既减小了β-TCP的晶粒尺寸又降低了PCL的结晶度，将二者优良的生物特性集于一身，同时又降低了各自材料固有缺点所产生的影响，作为治疗骨疾病的药物控释载体效果更好。

[0016] 3，本发明得到的PCL/β-TCP多孔复合材料，其孔径为5-40μm，接近人体骨骼表面的孔径尺寸，该复合材料在体内的生物亲和性和体内可降解性比现有的复合材料高，因此，非常适合人体骨细胞的生长，可作为一种理想的人体骨组织工程材料。

附图说明

[0017] 图1为本发明的PCL/β-TCP多孔复合材料的SEM照片。

具体实施方式

[0018] 实施例1

[0019] 量取2ml浓磷酸和200ml甲醇，称取8.0g醋酸钙，边搅拌边将浓磷酸和醋酸钙依次加入甲醇中，使浓磷酸和醋酸钙分散在甲醇中，继续搅拌12h，得到溶胶。

[0020] 量取100ml甲醇，将其加入第一步得到的溶胶中，搅拌，进行溶剂替换，再用30ml四氢呋喃溶解3gPCL并加入到上述溶胶中，继续搅拌30分钟，得到复合物凝胶。

[0021] 将所得复合物凝胶置于甲醇中浸泡5天陈化，然后取出放在液氮中对陈化的凝胶进行冷冻，然后经真空干燥得到了PCL/β-TCP多孔复合材料。

[0022] 将实例1制备得到的PCL/β-TCP多孔复合材料进行检测，得到SEM照片，请参见图1，从图1可证明，复合材料材质均匀，没有明显的相分离现象出现，这是因为β-TCP纳米晶能够与PCL分子形成弱氢键作用，从而提高了β-TCP在PCL中的分散性，解决了PCL/β-TCP多孔复合材料的相分离问题，而且所得复合材料具有和人体骨骼表面相近的孔径结构，非常适合人体骨细胞的生长，可作为一种理想的人体骨组织工程材料。

[0023] 实施例2

[0024] 量取5ml浓磷酸，称取20g醋酸钙，分别将它们分散在200ml甲醇中，搅拌8h，得到溶胶；上述溶胶中加入200ml甲醇，搅拌，进行溶剂替换，再用50ml的四氢呋喃溶解5gPCL并加入到上述溶胶中继续搅拌60分钟，得到复合物凝胶；将所得复合物凝胶置于甲醇中浸泡2天陈化，再对陈化的凝胶在液氮中对陈化的凝胶进行冷冻，然后经真空干燥得到了多孔PCL/β-TCP复合材料。

[0025] 实例2制备得到的PCL/β-TCP多孔复合材料的SEM照片与实施例1相同，证明复合材料材质均匀没有明显的相分离现象出现，这是因为β-TCP纳米晶能够与PCL分子形成弱氢键作用，从而提高了β-TCP在PCL中的分散性，解决了PCL/β-TCP多孔复合材料的相分离问题，而且所得复合材料具有和人体骨骼表面相近的孔径结构，非常适合人体骨细胞的生长可作为一种理想的人体骨组织工程材料。

[0026] 实施例3

[0027] 量取3ml浓磷酸，称取12g醋酸钙，分别将它们分散在200ml甲醇中，搅拌12h，得到溶胶；使用250ml甲醇替换上述溶胶，再用20ml的四氢呋喃溶解5gPCL并加入到上述溶胶中，继续搅拌30分钟，得到复合物凝胶；将所得复合物凝胶置于甲醇中浸泡4天陈化，在液氮中对陈化的凝胶进行冷冻，然后经真空干燥得到了多孔PCL/β-TCP复合材料。

[0028] 实例3制备得到的PCL/β-TCP多孔复合材料的SEM照片与实施例1相同，证明复合材料材质均匀没有明显的相分离现象出现，这是因为β-TCP纳米晶能够与PCL分子形成弱氢键作用，从而提高了β-TCP在PCL体系中的分散性，解决了PCL/β-TCP多孔复合材料的相分离问题，而且所得复合材料具有和人体骨骼表面相近的孔径结构，非常适合人体骨细胞的生长可作为一种理想的人体骨组织工程材料。

[0029] 实施例4

[0030] 量取4ml浓磷酸，称取16g醋酸钙，分别将它们分散在200ml甲醇中，搅拌18h，得到溶胶；使用150ml甲醇替换上述溶胶，再用10ml的四氢呋喃溶解4gPCL并加入到上述溶胶，中继续搅拌60分钟，得到复合物凝胶；将所得复合物凝胶置于甲醇中浸泡3天陈化，在液氮中对陈化的凝胶进行冷冻，然后经真空干燥得到了多孔PCL/β-TCP复合材料。

[0031] 实例4制备得到的PCL/β-TCP多孔复合材料的SEM照片与实施例1相同，证明复合材料材质均匀没有明显的相分离现象出现，这是因为β-TCP纳米晶能够与PCL分子形成弱氢键作用，从而提高了β-TCP在PCL体系中的分散性，解决了PCL/β-TCP多孔复合材料的相分离问题，且复合材料具有和人体骨骼表面相近的孔径结构，非常适合人体骨细胞的生长可作为一种理想的人体骨组织工程材料。