聚酯增強可降解多孔硅酸鈣復合支架材料、制備及用途的制作方法

專利名稱：：聚酯增強可降解多孔硅酸鈣復合支架材料、制備及用途的制作方法
技術領域：
：本發明涉及生物材料領域，尤其涉及一種聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鉤復合支架材料、制備方法及其用途。
背景技術：
：一種良好的硬組織修復和替換材料，必須同時具備良好的生物相容性、生物活性和良好的力學性能，并兼有合適的三維多孔結構(如孔隙率>50%、大孔孔徑>150孩史米)。現有的人體硬組織修復和替換材料有金屬材料、陶瓷材料、高分子材料及其復合材料等幾種，各有優缺點。如傳統的醫用金屬材料和高分子材料不具生物活性，與組織不易牢固結合，在生理環境中或植入體內后受生理環境的影響，導致金屬離子或單體釋放，造成對機體的不良影響；生物陶瓷材料具有良好的化學穩定性和相容性、高的強度和耐磨、耐蝕性，但材料的抗彎強度低、脆性大，在生理環境中的疲勞與破壞強度不高。因此，單一材料不能很好地滿足臨床應用的要求。利用不同性質的材料復合而成的生物醫用復合材料，不僅兼具組分材料的性質，而且可以得到單組分材料不具備的新性能，為獲得成分和性質類似于人體組織的生物醫學材料開辟了一條廣闊的途徑。除了材料的組成之外，材料的結構在很大程度上會直接影響到材料的臨床應用。研究表明，孔徑在50-500微米的多孔塊體生物材料最適合作為硬組織修復材料和細胞支架材料。孔徑在這個范圍的多孔生物材料的優點是有利于細胞遷移、組織長入及材料與活體組織的融合從而更有效地達到修復人體組織缺損和組織重建的目的。組織長入多孔結構中還能增強種4植材料的駐扎和穩定性。此外，在近幾年迅速發展的組織工程學研究中，可生物降解的多孔生物材料是一個必不可少的部分。以多孔支架作為細胞載體，讓細胞在基質材料中生長并構建含有本體細胞基因信息的活體組織，再植入人體中以修復缺損組織和器官。因此，可降解多孔生物材料作為硬組織缺損修復材料和用于體外骨組織培養的細胞支架有著廣泛的應用背景。無機生物醫用硬組織修復和替換材料方面主要有鈣-磷基生物材料和鈣-硅基生物材料。其中鈣-磷基生物材料研究已經有很長的歷史，過去的研究發現在鈣-璘基材料中羥基磷灰石類生物材料具有較好的生物活性，但降解性差，而磷酸三釣類生物材料降解性較好但生物活性低。近年來鈣-硅基生物材料如生物活性玻璃和硅酸鈣類材料則由于其優良的生物活性和降解性而越來越受到重視。20世紀80年代日本的Kokubo等人(J.Mater.Sci.，1986，21:536)研究出的A-W玻璃是一種在玻璃相中析出磷灰石和硅酸釣兩種晶相的玻璃陶瓷。該材料具有較好的機械力學性能和生物活性但降解性很差。西班牙圣地亞哥大學的RN.deAza(Biomaterials，l997,1&1285)以磷酸鉤和硅酸4丐共熔制備出致密的生物陶瓷并研究了該材料的生物活性，研究表明這類材料具有良好的生物活性。近期的研究發現硅酸鈣生物材料具有比其它無機生物材料更好的生物活性，并具有良好的生物活性、降解性和骨修復性能(無機材料學報，2005,20:692;Biomaterials,2008,29:2588)。然而，同其他類型生物陶瓷材料一樣，硅酸鈣陶瓷材料也存在韌性差的缺點，這限制了純硅酸鈣多孔支架材料的應用。同時，純硅酸鈣材料具有較高的降解和溶解速率，其降解和溶解的產物導致周圍體液環境產生高pH值環境，而高pH值環境不利于細胞的生長與存活，這極大地限制了純硅酸鈣多孔陶瓷作為骨組織工程支架材料的應用范圍。可降解高分子材料如聚L-乳酸(PLLA)、聚DL-乳酸(PDLLA)、共聚的(L-乳i^/DL-乳酸)(PLLA-co-PDLLA)、聚乙醇酸(PGA)、共聚(乳酸/乙醇酸)二元共聚物(PLGA)、共聚(乳^/己內酯)二元共聚物(PLC)、聚己內醋(PCL)、共聚(乙醇酸／乳酸／己內醋)三元共聚物(PLGC)，以及聚羚基酸(PHA)中的一種或它們間的共混物及共聚物在組織損傷修復和作為組織工程細胞支架材料方面已經有許多研究和應用報道(Biomaterials,1998,19:1405;J.Biomed.Mater.Res.,1996,30:475;J.Biomed.Mater.ReS.,1993,27:1135)。然而，這類生物高分子材料均不具有生物活性，且力學性能有待提高，因此在骨組織損傷修復方面的應用受到極大限制。同時，聚醋類生物高分子材料通常親水性較差，從而影響到細胞和組織的帖附。此外，在降解過程中，由于聚醋類生物高分子材料的降解產物通常是一些小分子的酸，因此會導致支架周圍的液體pH值急劇降低，從而引發植入部位的無菌性炎癥反應及其他不良反應而導致手術失敗。以上的這些不足之處在組織工程和臨床應用的研究和使用過程中越來越受到研究者的關注(Mater.Sci.Forum.,1997,250:115;J·Biomed·Mater·Res.,2001,55:141)。雖然聚醋類生物高分子材料具有上述一系列缺點，但這類生物高分子也具有其特有的優點，如具有良好的韌性，由其制備得到的材料及復合材料具有良好的韌性和可加工性。目前，聚醋／無機多孔復合支架材料已經引起了人們廣泛的研究興趣。如，羚基磷灰石、磷酸三鈣、生物玻璃及玻璃陶瓷已經被廣泛地作為無機相與生物高分子(如膠原蛋白／殼聚糖／聚乳酸)復合制備多孔聚醋／無機復合支架材料(Ceram.Eng.Sci.Proc.,2002,23:805;Biomaterials,2002,23:3871;Ady.Eng.Mater.,2002,4:105;Biomaterials2004,25:2489;PolymerDegradationandst北ility,2007,92:14)。然而，這些材料本身所具有的缺點限制了其相應的復合材料的廣泛應用。如，具有較好的生物活性的羚基磷灰石類生物材料降解性差，在降解過程中起不到穩定pH值的作用；而磷酸三鈣類生物材料降解性較好，但生物活性低。如前所述，純硅酸鈣材料具有良好的生物活性、降解性和骨修復能力，且降解產物顯堿性，但材料呈脆性；而聚醋類生物高分子材料具有良好的韌性，但生物活性差、且降解產物顯酸性。結合這兩類材料的優缺點，通過它們的復合有望制備出一類性能優越的新型多孔硅酸鈣/聚酯復合生物支架材料，克服純硅酸釣多孔陶瓷或純聚酯類生物高分子材料的缺陷。中國發明專利ZL200410016780.5中提出將硅酸鈣與聚酯復合制備具有良好生物活性、降解性、良好親水性以及較好的力學性能，以及降解過程pH值穩定的硬組織損傷修復材料和體外骨組織工程培養用細胞支架材料。但該發明專利中采用溶劑澆鑄-粒子析出法和壓片成型-熱處理-粒子析出法兩種工藝方法制備多孔聚酯/硅酸鈣復合支架材料，這種制備工藝復雜、周期長，且制備工藝中形成的多孔結構是采用氯化鈉做造孔劑，要去除氯化鈉造孔劑，必須將樣品長時間浸泡在去離子水中，并多次更換去離子水。而硅酸鉤的降解性和溶解度大，長時間的去離子水浸泡，將導致硅酸釣組分的降解并嚴重流失。同時，這種工藝較難精確控制聚酯/硅酸鈣的復合比例，并且制備得到的支架材料強度低，抗壓強度僅0.16-0.7MPa，從而極大地限制了材料的臨床應用范圍。Wu等人(ActaBiomaterialia,2008,4:343)采用泡沫浸漬工藝制備得到多孔硅酸鈣陶瓷泡沫骨架，再將多孔硅酸鈣陶瓷泡沫骨架浸漬于高分子有機溶液中，制備得到多孔有機高分子/硅酸4丐復合支架材料。這種工藝制備得到的復合支架材料力學強度也非常低，最高抗壓強度僅1.45MPa，且工藝不容易控制、制品結構和性能不穩定，嚴重限制了材料的臨床應用。此外，目前文獻和專利^Jl的采用多孔無^^生物陶瓷或生物玻璃陶瓷支架浸漬生物高分子溶液法制備多孔有機高分子/無機復合支架材料中，都是釆用純的高分子溶液。因此，制備得到的復合支架材料表面完全被一層純高分子材料包埋。雖然力學性能有所改善，但由于生物高分子材料的親水性差，因此釆用這種工藝制備的復合材料對細胞和組織的早期黏附性能仍然較差。因此，具有優良的力學性能、親水性、生物活性、降解性以及降解過程pH值穩定的多孔聚酯/硅酸鈣復合支架材料，作為硬組織缺損修復材料和用于骨組織工程細胞支架有著廣泛的應用前景，但相應的獲得上述優良性能的生物復合材料的制備方法尚需進一步的探索。
發明內容本發明提供了一種具有優良的力學性能、親水性(細胞和組織黏附性能)、生物活性、降解性及降解過程pH值穩定的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸釣復合支架材料的制備方法。一種聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料的制備方法，包括(1)將硅酸鉤粉末、造孔劑、黏結劑混合均勻，然后在2-20MPa的壓力下成型，再在1050。C-1300。C煅燒1-5小時得到多孔硅酸鈣陶瓷骨架；其中硅酸4丐粉末、造孔劑和黏結劑混合時，按如下重量份數比硅酸鈣粉末100;造孔劑45-100;黏結劑1-8;所述的硅酸鉤粉末的顆粒尺寸為1-300微米；所述的造孔劑為聚乙二醇、聚乙烯醇、石蠟、聚甲基丙烯酸曱酯中的至少一種；造孔劑的顆粒尺寸為150-600微米；由于多孔硅酸4丐陶瓷骨架是經過煅燒后形成的，而煅燒時造孔劑和黏結劑成分會完全除去。其中，黏結劑可以是現有通用的各類黏結劑，如聚乙烯醇，曱基纖維素，聚丙烯酸等，黏結劑優選釆用質量百分比濃度為1-10%的聚乙烯醇水溶液。煅燒時可以先在400~600。C加熱保溫1~3小時去除造孔劑，之后再在1050-1300。C加熱保溫1~5小時獲得多孔硅酸鈣陶瓷骨架。得到的多孔珪酸鉀陶瓷骨架為(3-硅酸鉤物相或a-硅酸鈣物相，孔隙率為35-85%、孔尺寸為20-600微米。(2)將步驟(1)得到的多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬在聚酯溶液中，使聚酯溶液灌注入多孔硅酸鉀陶資骨架內部，并在多孔陶瓷骨架的表面形成8一層聚酯高分子膜；所述的聚酯溶液由聚酯溶解在有機溶劑中形成，每毫升有機溶劑中溶解聚酯0.025-0.35g;所述的聚酯溶液中的有機溶劑為在室溫下易揮發的溶劑，可選用丙酮、二氯曱烷、三氯曱烷、二曱基亞砜、N,N-二曱基乙酰胺、1，4-二氧環六烷中的至少一種。聚酯溶液的用量至少應將多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸潤。所述的聚酯溶液中的聚酯為聚L-乳酸(PLLA)、聚DL-乳S臾(PDLLA)、共聚的(L-乳酸/DL-乳酸)(PLLA-co-PDLLA)、聚乙醇酸(PGA)、共聚(乳S菱/乙醇酸)二元共聚物(PLGA)、共聚(乳酸/己內酯)二元共聚物(PLC)、聚己內面旨(PCL)、共聚(乙醇酸/乳酸/己內酯)三元共聚物(PLGC)、聚羥基酸(PHA)中的一種或多種的共混物或多種的共聚物。作為優選，所述的聚酯溶液中可添加硅酸鈣微粉，這樣可以顯著提高聚酯膜的親水性和生物活性。硅酸鈣微粉為p-硅酸鈣物相或a-硅酸鈣物相，硅酸鉀微粉的質量為聚酯溶液中聚酯質量的1-100%，進一步優選的方案是，在聚酯溶液中添加的硅酸鈣微粉的質量為聚酯溶液中聚酯質量的5-50%。如添加的硅酸鈣微粉用量過低，較難提高復合膜親水性和穩定聚酯的酸性降解產物引起的pH值降低效果；如硅酸鈣微粉用量過高，將導致復合材料的通孔性能顯著降低。采用本發明的硅酸鈣微粉用量，獲得的復合材料在保持良好通孔性能的同時亦具有高親水性，并且能穩定降解過程中的pH值。當聚酯溶液中添加硅酸鈣微粉時形成懸浮液體系，為聚酯/硅酸鈣陶瓷顆粒混合懸浮液。聚酯溶液中添加的硅酸鈣微粉的顆粒尺寸為0.1-100微米。本發明中優選在聚酯溶液中添加硅酸鈣微粉，添加亞微米及微米尺度的硅酸4丐微粉到聚酯溶液中，可使得硅酸鈣微粉均勻分散在聚酯溶液中，當多孔硅酸鉤陶資骨架浸漬在含硅酸鈣的聚酯懸浮液中時，材料表面覆蓋一層含硅酸鈣的聚酯復合膜。聚酯/硅酸鈣復合膜的存在，有效地改善了復合材料的表面性能，如親水性，聚酯/硅酸鉤復合膜中均勻分散的硅酸鈞顆粒親水性極好，因此該復合膜也具有卩艮好的親水性，從而有利于細胞和組織的黏附；再如降解過程中pH值穩定性，聚酯/硅酸鈣復合膜中的硅酸4丐在體液環境作用下，會降解和溶解并釋放出一些鈣、硅離子，這些離子與體液中的水分子結合后呈現堿性狀態存在，對于復合膜中聚酯的酸性降解產物引起的pH值降低還會起到穩定作用，從而維持體液環境的pH值穩定，使得細胞容易存活和生長。為了使聚酯溶液(或者聚酯/硅酸鈣陶瓷顆粒混合懸浮液)灌注入多孔硅酸釣陶乾骨架內部并均勻分散，可采用外加壓力或抽真空輔助的方法。采用外加壓力輔助灌注的方法時將多孔硅酸鈣陶瓷骨架和聚酯溶液(或者聚酯/硅酸鈣陶瓷顆粒混合懸浮液)放在密閉容器中，施加20-150MPa的壓力，將聚酯溶液(或者聚酯/硅酸鈣陶瓷顆粒混合懸浮液)灌注入多孔硅酸鈣陶瓷骨架內，并保持壓力3-15分鐘。采用抽真空輔助灌注的方法時將裝有多孔硅酸鉤陶瓷骨架和聚酯溶液(或者聚酯/硅酸鈣陶瓷顆粒混合懸浮液)的容器放在抽真空的裝置中，用水泵或油泵抽真空并達到負壓，從而輔助聚酯溶液(或者聚酯/硅酸鈣陶瓷顆粒混合懸浮液)灌注入多孔硅酸鈣陶瓷骨架內，并保持負壓狀態2-15分鐘。采用上述的外加壓力或抽真空方法輔助灌注，可使得聚酯溶液(或者聚酯/硅酸4丐陶資顆粒混合懸浮液)浸透到骨架塊體內部，并均勻、充分地涂覆在骨架的上面，從而起到從內到外加強骨架的作用。而采用一般浸漬方法，聚酯溶液(或者聚酯/硅酸4丐陶瓷顆粒混合懸浮液)浸透的深度有限，骨架中心部分的表面較難被涂覆上，從而顯著降低了復合效果及復合支架的強度，特別是對于大尺寸的骨架材料。(3)將灌注聚酯溶液(或者聚酯/硅酸4丐陶瓷顆粒混合懸浮液)后的多孔硅酸釣陶瓷骨架取出干燥，得到聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料。干燥時可以先在室溫干燥24-48小時后再真空干燥12-72小時，使可揮發組分揮發徹底。本發明中的步驟(1)中的硅酸鈣粉末以及步驟(2)中的硅酸鈣微粉均可以采用化學方法制備得到，其制備工藝過程是以分析純硝酸鈣Ca(N03;)2.4H20、硅酸鈉Na2Si03.9H20、氨水、去離子水為原料，配制成0.1~1.0mol/L的Ca(N03)2溶液和0.1~1.0mol/L的Na2Si03溶液，將Na2Si03溶液加入到Ca(N03)2溶液中以等摩爾比物料反應，加畢后繼續攪拌8-24小時，過濾并用去離子水洗滌，烘干后于800-1200。C煅燒1-5小時，過篩后根據不同的粒徑需求得到硅酸鈣粉末以及硅酸鈣微粉。本發明的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料孔隙率為50-85%,孔徑在20-600微米范圍內。性能測試多孔材料的力學強度對本發明得到的系列樣品在日本島津公司的AG-I精密萬能實驗機上測試抗壓強度。樣品的測試速度為0.5mm/min,測試結果表明本發明得到的復合支架材料的抗壓強度可控制在1.3-12MPa。多孔材料的孔隙率對本發明得到的部分樣品應用阿基米德法測試孔隙率，應用掃描電鏡觀察孔形態與孔分布。測試結果表明本發明得到的多孔復合支架材料的孔隙率可控制在50-85%范圍內。生物活性評價將本發明得到的聚酯加強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料經去離子洗滌、晾干后進行體外溶液生物活性測試。所用的溶液為人體模擬體液(SimulatedBodyFluid,SBF),SBF含有與人體血漿(Bloodplasma)相同的離子和離子團濃度(Biomaterials，2006,27:2907.),其組成為ii<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>測試結果表明本發明的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸4丐復合支架材料浸泡在模擬體液中3天后表面即有類骨羥基磷灰石顆粒沉積，表明制備得到的復合支架材料具有良好的生物活性。生物降解性評價將本發明的聚酯加強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料經去離子水洗滌、烘干后進行生物可降解性實驗測試。將該類復合支架材料的樣品浸泡在三羥曱基胺基曱烷-鹽酸(Tris-HCl)緩沖溶液(GB/T1688)中，浸泡不同的系列時間后通過測試樣品的失重率來評價材料的降解速度及生物可降解性。測試結果表明本發明的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸4丐復合支架材料在Tris-HCl緩沖溶液中浸泡7天后，材料的降解率達5-40%,可見本發明的復合支架材料具有很好的生物降解性。該支架在降解過程中能夠保持周圍的液體pH值在6~9之間。親水性能測試該復合支架材料具有良好的親水性，其水接觸角約35-50°,明顯低于純的聚酯生物高分子材料，純的生物高分子材料的水接觸角一般高于65°,表明本發明的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料具有良好的親水性。以上的性能測試表明本發明制備方法得到的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈞復合支架材料具有良好的親水性、生物活性和降解性，該復合支架材料的力學強度較純多孔硅酸鈣支架提高3-30倍。同時，該復合支架材料的孔隙是高度連通的。本發明制得的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料，兼有可降解聚酯的良好韌性和多孔硅酸鈣陶瓷支架的良好生物活性、親水性、降解性；特別是，由于支架材料中表面覆蓋有聚酯/硅酸鈣復合膜，其中硅酸鈣在體液環境下降解釋放出堿性粒子可以中和聚酯高分子降解釋放的酸性分子，從而起到穩定降解過程中的體液環境的pH值的作用。因此，制備的復合支架材料不僅克服了硅酸鈣陶瓷材料的脆性和聚酯材料的強度低的問題，最重要的是這種復合支架除了具有優良的力學性能外(抗壓強度達1.3-12MPa，較純硅酸釣陶覺支架提高了3-30倍)，同時還具有良好的親水性、生物活性和降解性，以及降解過程中pH值較穩定的特點，解決了聚酯材料的酸性降解產物引發的問題給組織修復帶來的難題。本發明制得的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料可用于硬組織缺損修復或作為骨組織工程細胞支架材料。本發明的方法不僅可以制備具有良好的力學強度、生物活性、親水性和降解性能的聚酯增強多孔硅酸鈣復合支架材料，而且，還可以通過改變多孔硅酸4丐生物陶覺骨架的孔隙率和孔尺寸，聚酯的種類、濃度和分子量，聚酯膜中的硅S吏4丐陶瓷微粉的含量等參數有效調控復合支架的力學強度、降解性和生物活性。本發明的制備方法簡單可靠，工藝可控。本發明中，先利用硅酸鈣粉末與造孔劑混合燒制得到多孔硅酸鈣陶瓷骨架，再將硅酸鈣多孔陶瓷骨架浸漬于(硅酸釣/)聚酯溶液中獲得聚酯增強多孔硅酸4丐復合支架材料。純硅酸4丐多孔陶瓷骨架具有連通的孔洞結構，其表面經浸漬涂覆上(復合)聚酯膜后，復合支架材料仍然保持骨架材料良好的三維多孔結構，這種結構可以有利于材料作為骨植入修復和作為骨組織工程支架材料用；同時，復合支架材料仍具有骨架材料的生物活性、親水性和降解性。因此，本發明的方法對骨架材料無損傷，有效保持了骨架材料的優勢。進一步地，本發明的方法還通過將聚酯與純硅酸鉤骨架的復合來改進骨架材料的性能，顯著提高了材料的力學性能，復合材料的抗壓強度達1.3-12MPa,較純硅酸釣陶瓷支架提高了3-30倍。特別是由于本發明中采取借助外加壓力或抽真空方法輔助灌注，使得聚酯溶液可浸透到骨架內部，這樣，聚酯不但可均勻、充分地涂覆在骨架的表面，而且骨架的中心部分亦可充分涂覆，從而骨架的中心部分的強度也增加。更進一步地，本發明的方法還可通過在聚酯溶液中添加硅酸鈣微粉并改變微粉的量來改善和調控材料的性能。引入硅酸鈣陶瓷微粉到聚酯溶液中并在復合支架材料表面形成聚酯復合膜，使得硅酸鈣微粉均勻分散在支架材料表面的復合膜中，這樣可全面改善支架材料表面的親水性能，從而提高材料對細胞和組織的黏附性能；同時，支架材料表面的復合膜中的硅酸鈣在體液環境下降解釋放的堿性粒子還可以對聚酯的酸性降解產物引起的pH值降低起到穩定作用，利于細胞生長和存活。由于復合膜中聚酯與硅酸鈣微粉分散均勻，因此，在任一小區域內都可維持降解過程中的pH值穩定。綜合而言，相對于現有技術，本發明中的方法主要有如下優點(1)方法簡單可靠、工藝易于控制；(2)這種方法對純硅酸鈣多孔陶瓷骨架材料本身無損壞；(3)這種方法可全面增強支架材料，大大提高支架材料的力學性能；(4)這種方法使得聚酯與硅酸鉤^t粉在支架材料表面的復合膜中分布均勻，可全面改善復合支架材料的親水性，并穩定降解過程中的pH值；(5)這種方法獲得的材料的結構與性能均十分穩定。具體實施例方式下面，通過實施例來詳細說明本發明的內容，^f旦本發明并不限定于此。實施例1:(1)取0.5mol的Ca(N03)2'4H20溶于lOOOmL去離子水中形成溶液，將0.5mol的Na2SiCV9H20溶于lOOOmL去離子水中形成溶液。按2mL/min的速度將上述的Na2Si03溶液加入到Ca(N03)2溶液中，加畢繼續攪拌24小時，抽濾并分別用去離子水充分洗滌三次，得濕粉體，將濕粉體在IO(TC烘干12小時得到干粉體，并在1120。C煅燒3小時，得到a-CaSi04粉體，過篩分離得到150-300微米的a-CaSi04粉末。(2)按重量比50:50，將得到的a-CaSi04粉末與300-450微米的聚乙二醇顆粒均勻混合，再加入質量百分比濃度為6%的聚乙烯醇水溶液作黏結劑，黏結劑的用量為硅酸釣粉末重量的6%，調均勻后，于6MPa干壓成型，脫模得多孔材料的素坯。素坯的煅燒制度如下2°C/min的升溫速率升至400。C，保溫2小時，之后仍以2°C/min的升溫速率升至1U0。C，并保溫3小時，隨爐冷卻，制得多孔硅酸鈣陶瓷骨架材料，其抗壓強度為0.40MPa，孑L隙率約73%。(3)將1克黏度為5.64的PDLLA溶解于15毫升二氯曱烷中，攪拌lh后獲得PDLLA溶液。將步驟(2)的多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬于該PDLLA溶液中，并負壓抽真空3min,負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PDLLA增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料。該復合支架的孔隙率約61%，抗壓強度約2.60MPa，力學性能較純多孔硅酸鈣陶瓷骨架提高了5.5倍。實施例2:(1)取0.5mol的Ca(N03)2'4H20溶于lOOOmL去離子水中形成溶液，將0.5mol的Na2Si03.9H20溶于lOOOmL去離子水中形成溶液。按2mL/min的速度將上述的Na2SiCb溶液加入到Ca(N03)2溶液中，加畢繼續攪拌24小時，抽濾并分別用去離子水充分洗滌三次，得濕4分體，將濕4分體在IO(TC烘干12小時得到干粉體，并在1050。C煅燒5小時,得到p-CaSi04粉體，過篩分離得到150-300微米的13-CaSi04粉末。(2)按重量比50:50，將得到的(3-CaSiCM分末與300-450微米的聚乙二醇顆粒均勻混合，再加入質量百分比濃度為6%的聚乙烯醇水溶液作黏結劑，黏結劑的用量為硅酸鈣粉末重量的6%,調均勻后，于6MPa干壓成型，脫模得多孔材料的素坯。素坯的煅燒制度如下2°C/min的升溫速率升至400。C,保溫2小時，之后仍以2。C/min的升溫速率升至IIO(TC,并保溫5小時，隨爐冷卻，制得多孔硅酸鈣陶瓷骨架材料，其抗壓強度為0.38MPa，孔隙率約73%。(3)將1克黏度為5.64的PDLLA溶解于25毫升丙酮中，攪拌lh15后獲得PDLLA溶液。將上述多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬于該PDLLA溶液中，并施加50MPa的外加壓力，保持施壓3min后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PDLLA增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料。該復合支架的孔隙率約71%，抗壓強度約2.51MPa,力學性能較純多孔硅酸鈣陶瓷骨架提高了5.6倍。實施例3:將1克黏度為1.61的PDLLA溶解于18毫升丙酮中，攪拌lh后獲得PDLLA溶液。將實施例1制備的多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬于該PDLLA溶液中，并負壓抽真空5min,負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PDLLA增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料。該復合支架的孔隙率約64%，抗壓強度約4.26MPa,力學性能較純多孔硅酸鉤陶瓷骨架提高了近10倍。實施例4:將1克黏度為2.3的PLGA溶解于18毫升丙酮中，攪拌lh后獲得PLGA溶液。將實施例1制備的多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬于該PLGA溶液中，并負壓抽真空3min,負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PLGA增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料。該復合支架的孔隙率約64%，抗壓強度約5.43MPa,力學性能較純多孔硅酸鈣陶瓷骨架提高了近13倍。實施例5:將1.5克黏度為1.61的PDLLA溶解于10毫升丙酮中，攪拌lh后獲得PDLLA溶液，再加入1.5克粒徑小于50微米的a-硅酸鈣微粉(可采用實施例1中方法制備并過篩得到)，充分攪拌均勻，得到復合有硅酸鈣微粉的PDLLA懸浮液。將實施例1制備的多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬于該復合有硅酸釣微粉的PDLLA懸浮液中，并負壓抽真空5min,負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PDLLA/硅酸鈣復合膜增強可降解生物活性多孔硅酸4丐復合支架材料。該復合支架的孔隙率約62%，抗壓強度約10.60MPa，力學性能較純多孔硅酸鈣陶瓷骨架提高了25.5倍。實施例6:將1克黏度為0.498的PLGA溶解于18毫升丙酮中，攪拌lh后獲得PLGA溶液。將實施例1制備的多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬于該PLGA溶液中，并負壓抽真空3min,負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PLGA增強可降解生物活性多孔硅酸4丐復合支架材料。該復合支架的孔隙率約66%,抗壓強度約2.84MPa，力學性能較純多孔硅酸鈣陶瓷骨架提高了6.1倍。實施例7:將1克黏度為1.61的PDLLA溶解于12毫升丙酮中，攪拌lh后獲得PDLLA溶液，再加入0.5克粒徑小于50微米的a-硅酸鈣微粉(可采用實施例1中方法制備并過篩得到)，充分攪拌均勻，得到復合有硅酸釣微粉的PDLLA懸浮液。將實施例1制備的多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬于該復合有硅酸鈣微粉的PDLLA懸浮液中，并負壓抽真空5min，負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PDLLA/硅酸鈣復合膜增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料。該復合支架的孔隙率約64%,抗壓強度約7.8MPa,力學性能較純多孔硅酸鈣陶瓷骨架提高了18.5倍。實施例8:將1.5克翁度為1.61的PDLLA溶解于IO毫升丙酮中，攪拌lh后獲得PDLLA溶液，再加入0.6克粒徑小于50微米的(3-硅酸釣微粉(可采用實施例2中方法制備并過篩得到)，充分攪拌均勻，得到復合有硅酸鉤微粉的PDLLA懸浮液。將實施例2制備的多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬于該復合有硅酸鉤微粉的PDLLA懸浮液中，并負壓抽真空5min,負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PDLLA/硅酸鈣復合膜增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料。該復合支架的孔隙率約63%，抗壓強度約7MPa，力學性能較純多孔硅酸鈣陶瓷骨架提高了近18倍。實施例9:將0.5克黏度為2.3的PLGA溶解于9毫升丙酮中，攪拌lh后獲得PLGA溶液，再加入0.25克粒徑小于50微米的p-硅酸鈣微粉(可采用實施例2中方法制備并過篩得到)，充分攪拌均勻，得到復合有硅酸鈣微粉的PLGA懸浮液。將實施例2制備的多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬于該復合有硅酸釣微粉的PLGA懸浮液中，并負壓抽真空5min,負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PLGA/硅酸鈣復合膜增強可降解生物活性多孔硅酸鉤復合支架材料。該復合支架的孔隙率約65%,抗壓強度約6.25MPa，力學性能較純多孔硅酸鈣陶瓷骨架提高了近16倍。實施例10:(1)取實施例1制備得到的a-CaSi04粉體，過篩分離得到1-100微米的a-CaSi04粉末。(2)按重量比100:70，將得到的a-CaSi04粉末與450-600微米的聚乙二醇顆粒均勻混合，再加入質量百分比濃度為8°/。的聚乙烯醇水溶液作翁結劑，黏結劑的用量為硅酸鈣粉末重量的8%，調均勻后，于10MPa干壓成型，脫模得多孔材料的素坯。素坯的煅燒制度如下2°C/min的升溫速率升至400°C，保溫2小時，之后仍以2。C/min的升溫速率升至1250°C，并保溫4小時，隨爐冷卻，制得多孔硅酸4丐陶瓷骨架材料，其抗壓強度為0.65MPa、孔隙率約70%。將0.5克翁度為2.3的PLGA溶解于9毫升丙酮中，攪拌lh后獲得PLGA溶液。將多孔硅酸鈞陶覺骨架浸漬于該PLGA溶液中，并負壓抽真空5min，負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12'J、時獲得PLGA增強可降解生物活性多孔硅酸釣復合支架材料。該復合支架的孔隙率約68%,抗壓強度約4.18MPa,力學性能較純多孔硅酸4丐陶覺骨架提高了5.4倍。實施例11:(1)取實施例1制備得到的a-CaSi04粉體，過篩分離得到75-150微米的a-CaSi04粉末。(2)按重量比100:80,將得到的a-CaSi04粉末與300-450微米的聚乙二醇顆粒均勻混合，再加入質量百分比濃度為8%的聚乙烯醇水溶液作黏結劑，私結劑的用量為硅酸鈣粉末重量的8%,調均勻后，于6MPa干壓成型，脫模得多孔材料的素坯。素坯的煅燒制度如下2°C/min的升溫速率升至400°C,保溫2小時，之后仍以2°C/min的升溫速率升至1230°C,并保溫3小時，隨爐冷卻，制得多孔硅酸鈣陶瓷骨架材料，其抗壓強度為0.59MPa、孑匕隙率約68%。將1克黏度為5.64的PDLLA溶解于25毫升丙酮中，攪拌lh后獲得PDLLA溶液。將多孔硅酸釣陶資骨架浸漬于該PDLLA溶液中，并負壓抽真空5min,負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PDLLA增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料。該復合支架的孔隙率約66%,抗壓強度約2.73MPa，力學性能較純多孔硅酸釣陶瓷骨架提高了3.6倍。實施例12:(1)取實施例1制備得到的a-CaSi04粉體，過篩分離得到150-300微米的a-CaSi044分末。(2)按重量比100:80，將得到的a-CaSi04粉末與450-600微米的聚乙二醇顆粒均勻混合，再加入質量百分比濃度為8%的聚乙烯醇水溶液作黏結劑，教結劑的用量為硅酸鈣粉末重量的8%，調均勻后，于6MPa干壓成型，脫模得多孔材料的素坯。素坯的煅燒制度如下2°C/min的升溫速率升至400°C,保溫2小時，之后仍以2°C/min的升溫速率升至1250°C,并保溫3小時，隨爐冷卻，制得多孔硅酸鈣陶瓷骨架材料，其抗壓強度為0.28MPa、孔隙率約70%。將1克黏度為2.3的PLGA溶解于20毫升丙酮中，攪拌lh后獲得PLGA溶液。將多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬于該PLGA溶液中，并負壓抽真空5min，負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PLGA增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料。該復合支架的孔隙率約68%,抗壓強度約1.89MPa,力學性能較純多孔硅酸鈣陶瓷骨架提高了5.8倍。實施例13:將0.5克黏度為2.3的PLGA溶解于9毫升丙酮中，攪拌lh后獲得PLGA溶液，再加入0.25克粒徑小于50微米的p-硅酸鈣微粉(可采用實施例2中方法制備并過篩得到)，充分攪拌均勻，得到復合有硅酸鈣微粉的PLGA懸浮液。將實施例12制備的多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬于該復合有硅酸鈣微粉的PLGA懸浮液中，并負壓抽真空5min,負壓處理后取出樣品，在空氣中干燥24小時后再真空干燥12小時獲得PLGA/硅酸鈣復合膜增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料。該復合支架的孔隙率約66%，抗壓強度約1.75MPa，力學性能較純多孔硅酸鈣陶瓷骨架提高了近5.3倍。20權利要求1、一種聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料的制備方法，包括(1)將硅酸鈣粉末、造孔劑、黏結劑以重量份數比為100∶45-100∶1-8混合均勻，然后在2-20MPa的壓力下成型，再在1050℃-1300℃煅燒1-5小時得到多孔硅酸鈣陶瓷骨架；所述的造孔劑為聚乙二醇、聚乙烯醇、石蠟、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種；(2)將多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬在聚酯溶液中，使聚酯溶液灌注入多孔硅酸鈣陶瓷骨架內部；所述的聚酯溶液由聚酯和有機溶劑組成，其中每毫升有機溶劑中溶解有聚酯0.025～0.35g；(3)將灌注聚酯溶液后的多孔硅酸鈣陶瓷骨架取出干燥。2、根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的聚酯為聚L-乳酸、聚DL-乳酸、共聚的L-乳酸/DL-乳酸、聚乙醇酸、共聚乳酸/乙醇酸、共聚乳酸/己內酯、聚己內酯、共聚乙醇酉^/乳酸/己內酯、聚羥基酸中的一種或多種的共混物或多種的共聚物。3、根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的有機溶劑為丙酮、二氯甲烷、三氯曱烷、二曱基亞砜、N，N-二甲基乙酰胺、1,4-二氧環六烷中的至少一種。4、根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中的硅酸鈣粉末的顆粒尺寸為1-300微米。5、根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(l)中造孔劑的顆粒尺寸為150-600微米。6、根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(l)中都結劑為質量百分比濃度為1-10%的聚乙烯醇水溶液。7、根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中使聚酯溶液灌注入多孔石圭酸鈣陶瓷骨架內部時，采用外加壓力或抽真空輔助灌注的方法。8、根據權利要求17任一所述的制備方法，其特征在于所述的聚酯溶液中含有硅酸鈣微粉，硅酸鈣微粉的質量為聚酯溶液中聚酯質量的1-畫％。9、根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于所述的聚酯溶液中含有硅酸4丐微粉，硅酸鈣微粉的質量為聚酯溶液中聚酯質量的5-50%。10、根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于所述的聚酯溶液中的硅酸4丐微粉的顆粒尺寸為0.1-100微米。11、根據權利要求1~10中任一所述的制備方法得到的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鉤復合支架材料。12、根據權利要求11所述的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料，其特征在于所述的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料的孔隙率為50-85°/。，孔徑為20-600微米。13、根據權利要求11或12所述的聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料，用于硬組織缺損修復或作為骨組織工程細胞支架。全文摘要本發明公開了一種聚酯增強可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料的制備方法，包括(1)將硅酸鈣粉末與造孔劑和黏結劑均勻混合后成型，再經煅燒得到多孔硅酸鈣陶瓷骨架；(2)將多孔硅酸鈣陶瓷骨架浸漬在聚酯溶液或聚酯/硅酸鈣陶瓷顆粒混合懸浮液中，使其灌注入多孔硅酸鈣陶瓷骨架內部；(3)將經浸漬和灌注后的多孔硅酸鈣陶瓷骨架取出干燥。本發明制備方法得到可降解生物活性多孔硅酸鈣復合支架材料的孔隙是高度連通的，力學強度較純多孔硅酸鈣支架提高3-30倍，可用于硬組織缺損修復或作為骨組織工程細胞支架。文檔編號A61L27/00GK101474428SQ200910095708公開日2009年7月8日申請日期2009年1月16日優先權日2009年1月16日發明者包一紅,江常,龐秀炳,張擁軍,林開利,顧衛明申請人:浙江普洛醫藥科技有限公司;中國科學院上海硅酸鹽研究所