一種殼聚糖微球表面礦化的制備方法
【專利摘要】一種殼聚糖微球表面礦化的制備方法，屬于醫用材料領域，其步驟如下：（1）利用乳化?交聯法制備殼聚糖微球；（2）配置礦化液；（3）將所制備的殼聚糖微球粉末置于所配置的礦化液中一定溫度下進行礦化反應一定時間，靜置沉淀，洗滌，烘干，即得到殼聚糖微球表面礦化復合材料。本發明通過礦化法在殼聚糖微球表面原位生成了大量的分散均勻，片狀納米羥基磷灰石晶體。本發明在溫和條件下實現了高分子微球表面納米羥基磷灰石晶體的成分、結構及其含量的精確控制，從而制備出具有高表面活性和良好成骨活性的類骨磷灰石表面，工藝穩定，成本低廉，能實現大規模生產。本發明在骨組織工程臨床方面具有廣泛的應用價值。
【專利說明】
一種殼聚糖微球表面礦化的制備方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種殼聚糖微球表面礦化的制備方法，屬于醫用生物材料，在骨組織工程臨床方面具有廣泛的應用意義。
【背景技術】
[0002]納米羥基磷灰石是人體骨無機質的主要成分，具有優異的理化性能和生物學效應，是理想的骨修復替代材料。然而傳統方法制備的納米羥基磷灰石存在顆粒較大、分散不均勻、有團聚現象及與基體之間的結合強度弱等缺點，并且在制備方法上也存在成本高、難以控制、重復性差等不足。礦化法是利用生物礦化機理，以有機物通過靜電匹配或化學鍵合等方式調節無機納米晶體的成核和生長，使得有機物可與無機物納米粒子原位結合，從而生成與天然礦物具有相似結構和成分的礦化材料。因此從結構仿生的角度制備納米羥基磷灰石晶體會具有良好的生物相容性和生物學功能。
[0003]殼聚糖資源豐富，首先具有良好的生物相容性、生物活性、生物可降解性等優良的客觀特性;其次它能為納米羥基磷灰石提供特定的化學結合位點，可以使得羥基磷灰石晶體原位成核生長;再有，殼聚糖單體成分是糖胺聚糖，具有誘導刺激組織再生重建的活性和促進骨形成的作用。因此殼聚糖作為生物礦化模板的研究愈來愈受關注。
[0004]已有學者利用仿生礦化法成功合成了納米羥基磷灰石/殼聚糖復合材料，此復合材料在納米羥基磷灰石的分散性、粒徑、團聚現象上有了一定的改善，在成分和結構上也具有了天然骨類似的某些特征，但是效果不顯著，并且納米羥基磷灰石的生長量無法達到天然骨中無機礦物所需的含量，因此不能得到與天然骨組織極為相似的成分和結構。
【發明內容】
[0005]本發明首先將殼聚糖制備成微球，提高殼聚糖基體的比表面積，從而增加了其與礦物納米羥基磷灰石晶體的結合效率。其次利用六次甲基四胺分解緩慢控制體系PH值來實現殼聚糖微球表面的礦化機制，有利于精確調控殼聚糖微球表面納米羥基磷灰石晶體的成分、結構和含量，從而得到與天然骨極其相似結構和性能的無機礦物。
[0006]本發明提供具有與天然骨極其相似結構和性能且成本低廉的一種殼聚糖微球表面礦化的制備方法。
[0007]—種殼聚糖微球表面礦化的制備方法，包括如下步驟:
1、將液體石蠟與表面活性劑混合，攪拌后緩慢加入殼聚糖乙酸溶液，攪拌乳化3?4 h;，形成油包水乳液;其中，液體石蠟與殼聚糖質量比為200?1000;表面活性劑與殼聚糖質量比為2?30;殼聚糖乙酸溶液的濃度為I wt%~6 wt%0
[0008]逐滴加入交聯劑進行交聯，得到混合均勻的乳濁液。靜置沉淀，依次用石油醚、異丙醇洗滌，干燥，即制得殼聚糖微球。
[0009]所述的表面活性劑包括span80、Tween80，所用的交聯劑包括戊二醛、香草醛;交聯劑與殼聚糖質量比為0.1-0.5:!； 2、將I mol/L, 150 mL的六次甲基四胺、50 mmol/L,50 mL的磷酸氫鈉、125 mmol/L,50mL的氯化鈣置于500 mL容量瓶中，再用HCl調節使pH為4.5?6，充分溶解后水浴去除溶液中氣泡，即配置得礦化液。
[0010]3、將殼聚糖微球充分分散于所配置的礦化液中，殼聚糖微球與礦化液質量濃度為1-2 g/L，在35?90°C溫度下連續攪拌反應3?12 h時間，得到混合均勻的溶液。靜置沉淀，依次用去離子水、異丙醇洗滌沉淀，50?60°C下干燥10?12 h，即得礦化后的殼聚糖微球。
[0011]經過以上工藝步驟，殼聚糖微球表面生長的納米羥基磷灰石均勻分散、尺寸均一，呈片狀或針狀納米結構。
[0012]本發明在殼聚糖微球表面生成分散性良好、尺寸均一的片狀或者針狀納米羥基磷灰石晶體，獲得了具有高表面活性和成骨活性的類骨磷灰石表面，與天然骨組織極其相似的成分、含量和結構，具有良好的生物活性和生物學功能。
[0013]殼聚糖微球表面可以為納米輕基磷灰石提供特定的化學結合位點，使得輕基磷灰石與殼聚糖微球表面達到納米級的原位復合，從而制備出穩定性良好的復合材料;另外用過飽和磷酸鈣溶液為礦化液，通過礦化液中六次甲基四胺的緩慢分解增加溶液的pH值來精確調控納米羥基磷灰石的結構和形貌，并且有利于納米羥基磷灰石的持續生長。即形成具有良好生物活性和生物功能的類骨磷灰石表面。
[0014]采用本發明制備的復合材料具有與天然骨組織極其相似的成分、含量和結構，具有良好的生物活性和生物學功能，在臨床骨修復替代材料方面具有廣泛的應用。
[0015]本發明在溫和條件下實現了高分子微球表面納米羥基磷灰石晶體的成分、結構及其含量的精確控制，制備出具有高表面活性和良好成骨活性的類骨磷灰石表面，工藝穩定，成本低廉，能實現大規模生產。
【附圖說明】
[0016]圖1乳化-交聯法制備的殼聚糖微球SEM圖片。
[0017]圖2礦化法制備的殼聚糖微球表面礦化復合材料SEM圖片。
【具體實施方式】
[0018]以下結合由附圖所示實施例的【具體實施方式】，對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發明上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本發明的范圍內。
[0019]實施例1
將110 g液體石錯與3 g span80混合，攪拌后緩慢加入50 g 2 wt%的殼聚糖乙酸溶液，30 °C攪拌乳化3 h，形成油包水乳液。
[0020]逐滴加入0.0428 g的戊二醛進行交聯3 h，得到混合均勻的乳濁液，靜置沉淀；
加入石油醚、異丙醇洗滌沉淀，50-60 0C下干燥1 h，即得殼聚糖微球，殼聚糖微球粒徑為5?15 μπι(見圖1)。
[0021]將0.3g所殼聚糖微球充分分散于250 mL且pH為4.5的礦化液中，在37°C下連續攪拌反應3 h，得到混合均勻的溶液。靜置沉淀，依次用去離子水、異丙醇洗滌沉淀，干燥，即得礦化后的殼聚糖微球，礦化后的殼聚糖微球表面為針狀納米磷灰石結構(見圖2)。
[0022]實施例2
將124.742 g液體石蠟與3.858 g span80混合，攪拌后緩慢加入60 g 4 ?丨％的殼聚糖乙酸溶液，370C攪拌乳化3 h，形成油包水乳液。
[0023]逐滴加入0.214 g戊二醛進行交聯3 h，得到混合均勻的乳濁液。靜置沉淀，加入石油醚、異丙醇洗滌沉淀，50-60 °C下干燥12 h。
[0024]將0.4g的殼聚糖微球充分分散于250mL且pH為5的礦化液中，在70°C下連續攪拌反應12 h，得到混合均勻的溶液。靜置沉淀，依次用去離子水、異丙醇洗滌沉淀，干燥，即得礦化后的殼聚糖微球。
[0025]實施例3
將124.742 g液體石蠟與3.858 g span80混合，攪拌后緩慢加入50 g 4 ?丨％的殼聚糖乙酸溶液，600C攪拌乳化3 h，形成油包水乳液。
[0026]逐滴加入0.214 g香草醛進行交聯3 h，得到混合均勻的乳濁液。靜置沉淀，加入石油醚、異丙醇洗滌沉淀，50-60°C下干燥11 ho
[0027]將0.35 g的殼聚糖微球粉末充分分散于250 mL且pH為5.5的礦化液中，85°C連續攪拌反應12 h，得到混合均勻的溶液。靜置沉淀，依次用去離子水、異丙醇洗滌沉淀，干燥，即得礦化殼聚糖微球。
[0028]實施例4
將127 g液體石錯與3.5 g tween80混合，攪拌后緩慢加入50 g 3 wt%的殼聚糖乙酸溶液，500C攪拌乳化4 h，形成油包水乳液。
[0029]逐滴加入0.214 g戊二醛進行交聯2 h，得到混合均勻的乳濁液。靜置沉淀，加入石油醚、異丙醇洗滌沉淀，50-60 °C下干燥1 h。
[0030]將0.4 g的殼聚糖微球粉末充分分散于250 mL，pH為5.5的礦化液中，90°(:連續攪拌反應3 h，得到混合均勻的溶液。靜置沉淀，依次用去離子水、異丙醇洗滌沉淀，干燥，即得礦化后的殼聚糖微球。
【主權項】
1.一種殼聚糖微球表面礦化的制備方法，其步驟如下: (1)將表面活性劑加入液體石蠟中，攪拌后加入殼聚糖乙酸溶液，30?60°C攪拌乳化3~4h，形成油包水乳液;逐滴加入的醛類交聯劑進行交聯3~4 h，得到混合均勻的乳濁液;靜置沉淀，依次加入石油醚、異丙醇洗滌沉淀，50?60°C下干燥10?12 h，即制得殼聚糖微球;所用的殼聚糖乙酸溶液的濃度為I wt%~6 wt%;所用的液體石蠟與殼聚糖質量比為200?1000:1;所用的表面活性劑與殼聚糖質量比為2?30:1;所用的醛類交聯劑與殼聚糖質量比為0.1?0.5:1； (2)分別取Imol/L六次甲基四胺150 mL，50 mmol/L磷酸氫鈉50 mL，125 mmol/L氯化鈣50 mL;置于500 mL容量瓶中，用HCl調節pH值為4.5?6，定容，即配置得礦化液； (3)將殼聚糖微球充分分散于所配置的礦化液中，其中，殼聚糖微球與礦化液質量濃度為I?2 g/L;在35?90°C下連續攪拌反應3~12 h，得到混合均勻的溶液;靜置沉淀，加入去離子水充分洗滌沉淀，離心分離后，用異丙醇洗滌沉淀，50?60°C下干燥10?12 h，即得礦化殼聚糖微球。2.根據權利要求1所述的一種殼聚糖微球表面礦化的制備方法，其特征是所述的礦化殼聚糖微球的表面原位生成了大量的分散均勻，片狀或針狀納米羥基磷灰石晶體。3.根據權利要求1所述的一種殼聚糖微球表面礦化的制備方法，其特征是所述醛類交聯劑包括戊二醛、香草醛。4.根據權利要求1所述的一種殼聚糖微球表面礦化的制備方法，其特征是所述表面活性劑包括 span80、Tween80。
【文檔編號】C08L5/08GK106046399SQ201610570320
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月20日
【發明人】黃棣, 胡銀春, 王楷群, 杜晶晶, 牛璐璐, 魏延, 連小潔
【申請人】太原理工大學