一種無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法

2023-05-01 20:52:26 1

專利名稱：：一種無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法
技術領域：
：本發明涉一種可生物降解複合材料的製備方法。
背景技術：
：可生物降解複合材料廣泛用於醫用植入體、組織修復和再生等生物醫學工程領域。由於單一材料難於滿足臨床上力學性能和生物學性能的要求，採用不同材料進行複合以獲得具有特殊性能的複合材料，成為當前生物醫用材料的研究熱點。無機磷酸釣鹽/可生物降解聚合物複合材料具有良好的生物降解性和生物相容性，在骨組織工程領域得到廣泛研究和應用。新型複合材料使用時要求複合體系中無機粒子均勻分布，無機粒子和聚合物基材間有較好的結合力，複合材料力學性能高，生物降解聚合物降解過程與骨組織^^復再生過程匹配，具有良好的生物學性能和再礦化性能，能夠起到良好的骨固定和組織修復支架的作用。現有無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物複合材料的製備方法是將預先合成的無機磷酸鉀鹽再與聚合物共混，直接熱壓或注塑成型。如02113025號專利申請公布的"可吸收的骨折內固定材料及製備方法"，即是將聚乳酸、磷酸三鈣、羥基磷灰石進行混合，然後經熱模壓或熱擠出製成。這類方法製備的無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物複合材料在增強材料界面的結合、調節材料的降解速率、改善材料強度、提高材料的生物活性和再礦化性能等方面，仍不能滿足醫用植入體、組織修復和再生材料的要求；具體表現在1、無機磷酸鈣鹽粒子通過機械混合分散在聚合物中，磷酸鉀鹽和聚合物間結合力弱，複合界面不穩定，使得複合材料力學強度增強效果不明顯；2、磷酸鈣鹽粒子一般是以微米級或納米級顆粒存在，粒子間極易團聚，上述物理分散法4艮難將團聚粒子分散，在聚合物體系中不易均勻分散；3、由於無機磷酸釣鹽通常呈現隨機分布於複合材料中，並且多M於複合材料內部，不利於發揮磷酸鈣鹽生物誘導性和生物相容性等優點。近年來出現了以可生物降解聚合物超細纖維為基材，與磷酸鉀鹽粒子複合製備的無機磷酸釣鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料。由於人體硬組織主要由膠原纖維和無機磷酸4丐鹽組成。因此無機磷酸4丐鹽/可生物降解聚合物超細纖維複合材料作為骨組織修復、替代和骨固定的組織工程支架，可實現微觀結構和組成上模擬人體硬組織。靜電紡絲法製備的超細纖維具有孔隙率高、孔徑可調、方向性一致等優點，它不僅具有一定的力學性能，而且具有很好的結構仿生性，聚合物和納米粒子的結合處於分子尺寸，有利於複合材料的生物活性、再礦化性能和力學性能提高，從而成為組織修復材料研究的熱點；同時納米無機磷酸鈣鹽粒子分布於纖維表面，有穩定的結合界面，有良好的力學穩定性和可控性、生物活性和再礦化性能。因此，超細纖維複合材料的製備方法通常是以無機磷酸釣鹽分敎到可生物降解的聚合物溶液中，再進行電紡絲製備得到複合纖維，稱為共混電紡法。如200510053426號專利申請公布的"高分子材料/碳材料/羥基磷灰石雜化纖維及其製備方法"，即是首先合成碳材料/羥基磷灰石納米複合粒子，然後製備可降解高分子材料與該納米複合粒子的懸浮液，用電紡絲工藝製備出高分子材料/碳材料/羥基磷灰石雜化纖維，其中碳材料及羥基磷灰石以納米複合粒子的形式存在，雜化纖維呈三維多孔。但這種製備方法有不足之處1、由於磷酸鈣鹽的加入，改變了聚合物溶液體系的電紡性能，因而影響複合纖維的形貌、取向度、力學性能等；2、磷酸4丐鹽分布不具有規律性和可控性，力學性能不穩定，不能充分發揮磷酸釣鹽的生物活性和再礦化性；3、製備出的複合纖維膜拉伸性能在方向上不可控，不能控制複合材料的空間力學性能分布；而體內膠原纖維與羥基磷灰石納米粒子的複合體系在三維空間交錯排列，骨組織材料具有力學性能上滿足人體要求的各向特性，如膝關節處骨材料要求具有各向同性的力學(拉伸)性能，而股骨材料要求具有在縱向上具有較好的力學性能；因此，現有方法製得的複合纖維膜力學輔助型骨修復組織工程支架或製件，在三維空間內難以具備與受損骨組織吻合的力學性能和各向特性。
發明內容本發明的目的就是提供一種無機磷酸鉀鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法，該方法適應性強，工藝簡單、成;^f氐廉、重複性好，製得的複合材料具有生物活性和再礦化性能，力學性能高且方向上可控，能在三維空間內具備與受損骨組織吻合的力學性能和各向特性。本發明實現其發明目的，所採用的技術方案是一種無機磷酸4丐鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法，其作法是將兩層以上的無機磷酸釣鹽/可生物降解聚合物複合定向纖維膜，疊合後形成多層複合纖維膜、熱壓成型；其中無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物複合定向纖維膜中的纖維取向度在80%以上，多層複合纖維膜相鄰層定向纖維膜取向的夾角為0-90°。與現有技術相比，本發明的有益效果是一、通過將兩層以上的無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物複合定向纖維膜，疊合後形成多層複合纖維膜、熱壓成型；而其中每層聚合物複合定向纖維膜中的纖維取向度在80°/。以上。由於複合定向纖維膜的纖維取向度在80%以上，單層複合定向纖維膜具有優良的力學性能，在其纖維取向方向上具有優異的拉伸性能，但在非取向方向上拉伸性能差。本發明的方法在疊合時可以模擬體內膠原纖維排列方式，而將各層複合定向纖維膜的取向方向按所需角度進行交叉疊合，實現所需方向上拉伸性能的各向分布。如針對膝關節處的骨修復材料即可將多層複合纖維膜的定向纖維的層數設為4層以上，相鄰層定向纖維膜取向的夾角相等，各纖維層間所有夾角的和等於360度。從而製成拉伸性能各向同性的複合材料，以滿足膝關節處的骨修復材料拉伸性能各向同性的要求。而對股骨修復材料則在疊合時，使相鄰層定向纖維膜取向的夾角為零，各層定向纖維膜的取向均為縱向取向，從而製成在縱向上具有較好的拉伸力學性能的骨修復材料；對其他骨修復材料，也可按需製備出在三維空間內具備與受損骨組織吻合的拉伸力學性能和各向特性。並且，本發明可以通過纖維層數決定力學性能強度的總量和分布的變化；對於相同厚度的複合纖維膜，夾角越小，層數越多，複合纖維膜拉伸性能沿纖維膜平面呈現平均分布趨勢，最大拉伸強度方向越多，並且最大值和最小值之間的差值越小。本發明的製得物不l又使得拉伸性能在空間分布上可控，並且其拉伸性能在總體上也得以提高。實驗測試證明，較共混電紡法製備無機磷酸鉤鹽/可生物降解聚合物複合材料，本發明製得的纖維增強複合材料的拉伸強度可提高2倍以上。二、本發明僅需將兩層以上複合纖維膜疊合熱壓成型即可，無需特殊工藝和設備，其適應性強，工藝簡單、成本低廉、重複性好。三、由於複合纖維膜中的納米無機磷酸釣鹽粒子具有良好的生物活性和再礦化性能，使得本發明中的複合材料具有生物活性和再礦化性能。上述熱壓成型的具體操作是疊合後的多層複合纖維膜先在聚合物玻璃化轉變溫度以下0-50。C範圍內預熱壓5-10分鐘，再在玻璃化轉變溫度以上0-50。C範圍內熱壓10-30分鐘。聚合物玻璃化轉變溫度以下0-50。C的低溫預壓可以阻止纖維收縮導致的力學性能下降，5-10分鐘的保溫時間可以減少纖維的收縮和保持纖維間的密實，進而，在玻璃化轉變溫度以上0-50°C範圍內的熱壓10-30分鐘，既能保證纖維間的充分良好粘連，也能防止纖維過度軟化而導致纖維結構消失和纖維結構的過度老化而導致的力學性能下降。熱壓成型後的複合纖維的密度、纖維之間的粘連程度得到增強，實現了複合纖維膜的力學性能的二次增強。並且可通過對熱壓溫度、保溫時間、熱壓壓力等參數的控制，可以調節複合纖維的密度、纖維之間的粘連程度等物理參數來實現對力學性能的按需控制。上述的述的無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物複合定向纖維膜採用以下方法製得將可生物降解的聚合物通過靜電紡絲製備纖維膜，並採用高速滾筒收集得到纖維取向度在80y。以上的定向纖維膜；定向纖維膜再經體外礦化，在表面形成納米無機磷酸釣鹽粒子。上述的定向纖維膜，先經表面接枝生物大分子後，再進行體外礦化；接枝的生物大分子為殼聚糖、明膠、膠原、海藻酸鈉、血清白蛋白中的一種或一種以上的混合物，接枝量為0.01-10nmol/cm2。上述的可生物降解的聚合物先接枝活性基團後，再通過靜電紡絲製備纖維膜；接枝的活性基團為羧基或者接枝羧基後再接枝羥基、氨基、磷酸根中的一種或一種以上的活性基團，接枝量為1-10nmol/cm2。本發明通過纖維表面接枝生物大分子或活性基團，在模擬體液中誘導納米無機磷酸4丐鹽粒子在纖維表面礦化，獲得複合定向纖維膜，較之現有採用的難溶性納米無機磷酸鉀鹽粒子預先合成，再加入到聚合物高分子材料的有機溶液中，進行機械共混後再進行電紡加工的方法，具有以下優點(l)納米無機磷酸釣鹽粒子主要分布在定向纖維表面，表面納米無機磷酸鈞鹽粒子對聚合物分子鏈產生"釘扎，，作用(阻礙分子鏈的伸縮振動)，從而增強複合材料的力學性能，同時，不破壞纖維內部結構，生成複合纖維的力學性能好，物化性能穩定可靠；(2)通過表面接枝誘導沉積的納米無機磷酸鉀鹽粒子是在分子水平與高分子材料產生相互結合，結合界面較好，分散均勻，增強了礦化粒子與聚合物基材的結合，可有效克服無機粒子的團聚問題，大大提高了力學性能；(3)通過表面接枝誘導沉積的納米無機磷酸鉀鹽粒子集中分布在纖維表面，有助於才莫擬膠原纖維細胞外基質的生物環境，增強植入材料和組織工程支架的再礦化性能，有利於細胞的粘附、生長和骨傳導作用的發揮；(4)複合纖維的力學性能可方便地通過調節纖維直徑和納米無機磷酸釣鹽粒子含量進行調節。接枝的生物大分子具有良好的生物相容性、生物可降解性和生物活性；而接枝的以上活性基團具有生物誘導性和特異結合性。這些生物大分子和活性基團均可以較容易的接枝到可生物降解聚合物纖維表面，而不改變生物大分子和基團的特有性質。接枝生物大分子含量在0.01-10nmol/cm2範圍內變化、活性基團含量在1-10nmol/cn^範圍內變化，可以有效調節無機磷酸釣鹽的生成速率和誘導沉積量。上述的可生物降解的聚合物為聚乳酸、聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚乳酸-聚乙二醇共聚物、聚乳酸-聚s-己內酯共聚物、聚碳酸酯、聚酸酐的一種或一種以上的混合物。以上的可生物降解聚合物為現有成熟的可生物降解聚合物，用其製備可生物降解聚合物纖維工藝簡單、成本低廉、重複性好、安全性高。下面結合具體的實施方式，對本發明作進一步詳細的說明。具體實施方式實施例一本發明的一種具體實施方式為，一種無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法，其方法是將聚乳酸通過靜電紡絲法製備厚度為100iam的聚乳酸纖維膜，並採用線速度16.7m/s的高速滾筒收集得到纖維取向度80°/。以上的聚乳酸定向纖維膜；將該定向纖維膜浸泡於2mg/mL的明膠/磷酸緩衝液中，2_4°C下反應24小時，清洗後，得到明膠接枝量為0.02nmol/cm2的聚乳酸定向纖維膜；然後進行體外礦化，即將其浸泡於1.5倍濃度的人體模擬體液中，在37。C下浸泡7天，取出清洗後，得到納米無機磷酸4丐鹽/可生物降解聚乳酸複合定向纖維膜，其中低結晶性磷酸鈣鹽含量為15.1%。將6層無機磷酸鉤鹽/可生物降解的聚乳酸複合定向纖維膜按相鄰層間定向纖維膜的取向夾角為30°疊合排列，再經熱壓成型得到複合材料。具體的熱壓成型工藝為在聚乳酸玻璃化轉變溫度55°C以下15°C即40°C的溫度、1MPa壓力下，預壓8分鐘，再升溫至60。C(聚乳酸玻璃化轉變溫度55°C以上5°C),在2MPa壓力下熱壓10分鐘，冷卻至室溫再移除載荷，即得到拉伸性能各向同性的以聚乳酸纖維為基材的無機磷酸釣鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料。複合材料中保留了完整的纖維結構，同時實現了纖維間粘連，該複合材料在各個方向上的拉伸性能幾乎一致。實施例二將聚乳酸通過靜電紡絲法製備出厚度為75(im的聚乳酸纖維膜，並採用線速度16.7m/s的高速滾筒收集纖維取向度80%以上的聚乳酸定向纖維膜；將該定向纖維膜浸泡於2mg/mL的明膠/磷酸緩衝液中，2-4。C下反應24小時，清洗後，得到明月交接枝量為0.02nmol/cm2的聚乳酸定向纖維膜；然後進行體外礦化，即將其浸泡於1.5倍濃度的人體模擬體液中，在37。C下浸泡7天，取出清洗後，得到納米無機磷酸釣鹽/可生物降解的聚乳酸複合定向纖維膜，其中低結晶性磷酸鉀鹽含量為15.1%(本例的聚乳酸複合定向纖維膜製備方法與實施例一相同)。將8層75iam厚的複合纖維膜按相鄰層間纖維取向夾角為0°疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料。具體的熱壓工藝為在40。C(聚乳酸電紡纖維的玻璃化轉變溫度55。C以下15°C)、lMPa壓力下預壓8分鐘後，升溫至60。C(聚乳酸電紡纖維的玻璃化轉變溫度55°C以上5°C)，在2MPa壓力下熱壓20分鐘，冷卻至室溫再移除載荷，得到複合材料。實施例三本實施例與實施例二基本相同，所不同的僅僅是將聚乳酸通過靜電紡絲法製備出150nm厚的聚乳酸纖維膜。將4層150jum厚的複合纖維膜按相鄰層間纖維取向夾角為45°疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料。實施例四本實施例與實施例二基本相同，所不同的僅僅是將聚乳酸通過靜電紡絲法製備出300jam厚的聚乳酸纖維膜。將2層300/jm厚的複合纖維膜按相鄰層間纖維取向夾角為90°疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料。實施例五將聚碳酸酯通過靜電紡絲法製備出厚度為300jum的聚碳酸酯纖維膜，並採用線速度16.7m/s的高速滾筒收集得到纖維取向度80%以上的聚碳酸酯定向纖維膜；將該定向纖維膜浸泡於2mg/mL的膠原/磷酸緩衝液中，2-4°C下反應24小時，清洗後，得到膠原接枝量為10nmol/cm2的定向纖維膜；然後進行體外礦化，即將其浸泡於1.5倍濃度的人體模擬體液中，在37。C下浸泡7天，取出清洗後，得到含納米無機磷酸鈣鹽粒子複合纖維膜。將2層複合纖維膜按相鄰層間纖維取向夾角為0°疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料；具體的熱壓工藝為在92。C(聚vf友酸酯電紡纖維的玻璃化轉變溫度142。C以下50°C)、1MPa壓力下預壓8分鐘後，升溫至192。C(其玻璃化轉變溫度142°C以上50°C),在2MPa壓力下熱壓30分鐘，冷卻至室溫再移除載荷，得到複合材料。實施例六本實施例與實施例五基本相同，所不同的僅僅是可生物降解的聚合物為聚乳酸和聚酸酐的混合物，聚乳酸和聚酸酐的共混物纖維膜的厚度為200jam,接枝的大分子為血清白蛋白，血清白蛋白接枝量為0.5nmol/cm2。將3層複合纖維膜按相鄰層間纖維取向夾角為60°疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料；具體的熱壓工藝為在56。C(聚乳酸和聚酸酐共混物電紡纖維的玻璃化轉變溫度56°C以下0。C)、lMPa壓力下預壓10分鐘後，保溫於56°C(玻璃化轉變溫度56。C以上0。C),在2MPa壓力下熱壓20分鐘，冷卻至室溫再移除載荷，得到複合材料。實施例七本實施例與實施例五基本相同，所不同的僅僅是可生物降解的聚合物為聚酸酐，聚酸酐纖維膜的厚度為60|am，接枝的大分子為海藻酸鈉，海藻酸鈉接枝量為0.01nmol/cm2,得到厚度為60jlim含納米無機磷酸鈣鹽粒子複合纖維膜；將10層複合纖維膜按相鄰層間纖維取向夾角為18°疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料。具體的熱壓工藝為在42。C(聚酸肝電紡纖維的玻璃化轉變溫度72°C以下30。C)、lMPa壓力下預壓5分鐘後，升溫至72°C(其玻璃化轉變溫度72。C以上0。C),在2MPa壓力下熱壓30分鐘，冷卻至室溫再移除栽荷，得到複合材料。實施例八本實施例與實施例五基本相同，所不同的僅僅是可生物降解的聚合物為聚乳酸-聚s-己內酯共聚物，聚乳酸-聚e-己內酯共聚物纖維膜的厚度為100jLim，接枝的大分子為海藻酸鈉和膠原，海藻酸鈉和膠原的接枝量均為0.04nmol/cm2;將6層複合纖維膜按相鄰層間纖維取向夾角為30°疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料。具體的熱壓工藝為在45。C(聚乳酸-聚e-己內酯共聚物電紡纖維的玻璃化轉變溫度45°C以下0°C)、lMPa壓力下預壓10分鐘後，保溫於95。C(其玻璃化轉變溫度45。C以上50°C)，在2MPa壓力下熱壓30分鐘，冷卻至室溫再移除載荷，得到複合材料。實施例九本實施例與實施例五基本相同，所不同的僅僅是可生物降解的聚合物為聚乳酸-聚乙醇酸共聚物，聚乳酸-聚乙醇酸共聚物纖維膜的厚度為300jum，接枝的大分子為殼聚糖，殼聚糖接枝量為3nmol/cm2;將2層複合纖維膜按相鄰層間纖維取向夾角為90。疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料；具體的熱壓工藝為在59。C(聚乳酸-聚乙醇酸共聚物電紡纖維的玻璃化轉變溫度為59°C以下0。C)、lMPa壓力下預壓IO分鐘後，升溫至109。C(玻璃化轉變溫度為59。C以上50。C),在2MPa壓力下熱壓IO分鐘，冷卻至室溫再移除載荷，得到複合材料。實施例十將聚乳酸溶於二氯曱烷，加入馬來酸酐和過氧化二苯曱醯，在&保護下，100。C反應8小時，得到馬來酸酐改性聚乳酸(MPLA)。將馬來酸酐改性聚乳酸溶於四氫呋喃中，滴入蒸餾水中，得到接枝活性基團一羧基的改性聚乳酸(CPLA);將CPLA進行靜電紡絲加工，厚度為300um的接枝羧基的CPLA纖維膜，並通過線速度16.7m/s的滾筒收集得到、纖維取向度為80%以上的接枝羧基的CPLA定向纖維膜，其中接枝的羧基量為0.94±0.11nmol/cm2;然後進行體外礦化，即將其浸泡於1.5倍濃度的人體模擬體液中，在37。C下浸泡7天，取出清洗後，得到體外礦化後的無機磷酸鉀鹽/可生物降解的聚乳酸複合定向纖維膜，其中低結晶性磷酸鈣鹽含量為16.2%。將2層無機磷酸鈞鹽/可生物降解的聚乳酸複合定向纖維膜按兩層間纖維取向夾角為90。疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料。具體的熱壓工藝為在電紡聚乳酸纖維的玻璃化轉變溫度55°C以下15°C(即40°C)、1MPa壓力下預壓8分鐘後，升溫至其玻璃化轉變溫度55。C以上5。C(即60。C)，在2MPa壓力下熱壓10分鐘，冷卻至室溫再移除載荷，得到兩層的無積J舞酸鉀鹽/可生物降解的聚乳酸纖維膜複合材料。複合材料中保留了完整的纖維結構，同時實現了纖維間粘連，且複合材料在相錯90。的兩個互相垂直方向上，具有優良的拉伸性能。實施例十一稱取4g聚乳酸溶於二氯甲烷，加入0.8g馬來酸酐和0.024g過氧化二苯甲醯，在&保護下，100。C反應8小時，得到馬來酸酐改性聚乳酸(MPLA)。將MPLA與3-胺基丙醇反應得到羥基和氛基改性聚乳酸(HCPLA)。將HCPLA配製成10%的丙酮溶液，進行靜電紡絲加工出厚度為200jum的纖維膜，通過線速度16.7m/s的滾筒收集得到纖維取向度為80%以上的定向纖維膜，纖維表面羧基和羥基含量分別為0.47和0.44nmol/cm2。然後進4於體外礦化，即將其浸泡於1.5倍濃度的人體模擬體液中，在37。C下浸泡7天，取出清洗後，得到含納米無機磷酸4丐鹽粒子/聚乳酸複合纖維膜，其中低結晶性磷酸4丐鹽含量為16.8%。將以上方法製得的3層複合纖維膜，按相鄰層間纖維取向夾角為60°疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料。具體的熱壓工藝為在40。C(聚乳酸電紡纖維的玻璃化轉變溫度55。C以下15°C)、1MPa壓力下預壓8分鐘後，升溫至60。C(其玻璃化轉變溫度55。C以上15。C),在2MPa壓力下熱壓IO分鐘，冷卻至室溫再移除載荷，得到複合材料。複合材料中保留了完整的纖維結構，同時實現了纖維間粘連。實施例十二稱取4g聚乳酸-聚乙二醇共聚物溶於二氯曱烷，加入0.8g馬來酸酐和0.024g過氧化二苯曱醯，在&保護下，100。C反應8小時，得到馬來酸酐改性聚乳酸-聚乙二醇共聚物(MPELA)。先後用3-氨基丙醇、1，6-己二胺改性MPELA,得到羧基、氨基和羥基改性聚乳酸-聚乙二醇共聚物(AHCPELA);將AHCPELA配製成10%的丙酮溶液，進行靜電紡絲加工，得到厚度為200jum的纖維膜，通過線速度16.7m/s的滾筒收集得到纖維取向度為80%以上的定向纖維膜，纖維膜表面羧基含量為10.0nmol/cm2，氨基含量為5.14nmol/cm2,羥基含量為4.82nmol/cm2。然後進行體外礦化，即將其浸泡於1.5倍濃度的人體模擬體液中，在37。C下浸泡7天，取出清洗後，得到含納米無機磷酸4丐鹽粒子/聚乳酸複合纖維膜，其中低結晶性磷酸釣鹽含量為16.8%。將3層複合纖維膜按相鄰層間纖維取向夾角為60°疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料。具體的熱壓工藝為在50。C(聚乳酸-聚乙二醇共聚物電紡纖維的玻璃化轉變溫度50°C以下0。C)、1MPa壓力下預壓5分鐘後，升溫至80°C(聚乳酸電紡纖維的玻璃化轉變溫度50°C以上30°C),在2MPa壓力下熱壓10分鐘，冷卻至室溫再移除載荷，得到複合材料。實施例十三本實施例與實施例十二基本相同，所不同的僅僅是用氨基曱醯磷酸對馬來酸酐改性聚乳酸-聚乙二醇共聚物(MPELA)進行改性，得到含有羧基和磷S吏根的聚合物(PCPELA)，再對(PCPELA)進行靜電紡絲至纖維膜，電紡纖維膜表面羧基含量為1.0nmol/cm2，磷酸根含量為1.0nmol/cm2。將3層複合纖維膜按相鄰層間纖維取向夾角為60°疊合排列，再經熱壓處理得到複合材料。具體的熱壓工藝為在35°C(聚乳酸-聚乙二醇共聚物電紡纖維的玻璃化轉變溫度50°C以下15。C)、1MPa壓力下預壓5分鐘後，升溫至55°C(聚乳酸-聚乙二醇共聚物電紡纖維的玻璃化轉變溫度50。C以上5。C),在2MPa壓力下熱壓20分鐘，冷卻至室溫再移除載荷，得到複合材料。本發明中纖維膜的厚度可通過靜電紡絲時的電紡時間進行控制和調節；定向纖維膜的纖維取向度則由高速滾筒的線速度確定，採用線速度16.7m/s的高速滾筒即能收集得到纖維取向度80%以上的定向纖維膜。如採用更高線速度的滾筒，則可收集得到更高纖維取向度的定向纖維膜。以下實驗證明，本發明方法製得的複合材料具有特定可控的力學性能、良好的生物活性和再礦化性能。實驗一單層複合纖維膜的力學性能測試將實施例一、十、十一製備的單層複合纖維膜，在美國Instron5567萬能拉伸測試機上進行拉伸試^驗，測試樣品尺寸為80x4x0.5腿3，樣品數量為n>4,拉伸速率為5mm/min。拉伸測試結果如表1所示。表l複合纖維膜的力學性能tableseeoriginaldocumentpage13表1結果採用本發明接枝誘導沉積方法形成的單層複合纖維膜的力學性能明顯高於採用共混電紡纖維膜。實驗二複合材料的力學性能測試將實施例一、十、十一製備的無機磷酸釣鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料，在美國Instron5567萬能拉伸測試機上進行拉伸試驗，測試樣品尺寸為80x4x0.5mm3，樣品數量為n>4,拉伸速率為5mm/min。拉伸測試結果如表2所示。表2複合材料的力學性能tableseeoriginaldocumentpage13表2結果釆用本發明接枝誘導沉積方法形成的複合材料的力學性能明顯高於採用共混電紡製備的複合材料。實驗三複合材料的力學性能的各向特性將實施例一至四製備的複合材料，在美國Instron5567萬能拉伸測試機上沿X，Y(X方向為複合材料中沿任一纖維膜取向方向，Y方向為垂直於該纖維取向方向)方向進行拉伸試驗，測試樣品尺寸為80x4x0.5mm3，樣品數量為n>4,拉伸速率為5mm/min。拉伸測試結果如表3所示。表3複合材料沿不同方向的拉伸強度差異tableseeoriginaldocumentpage14表3結果採用本發明接枝誘導沉積方法形成的複合材料的力學性能在不同方向上存在特異性。也即採用本發明接枝誘導沉積方法形成的複合材料在任意方向上的力學強度大小均可通過纖維膜層間夾角來實現按需控制。實驗四複合材料的生物相容性將實施例一、十和十一製備的複合材料，採用骨髓瘤細胞4朱MC3T3-E1，在48孔板中培養7天後，分別檢測細胞的增殖量和活性。細胞的增殖採用CCk-8試劑盒(日本同仁化學公司)測試，細胞的分化能力採用鹼性磷酸酶(ALP)法測試。細胞實驗及測試結果如表4所示。表4超細纖維增強複合材料的生物相容性試驗結果tableseeoriginaldocumentpage14表4結果表明本發明的三種複合材料均能促^f吏細胞的分化和增殖，細胞和複合材料結合緊密，表現出良好的生物相容性。採用本發明製備的複合材料可以提高成骨細胞的分化能力，促使細胞分化和礦化組織形成。實驗五複合材料的再礦化性能將實施例一、十和十一製備的超細纖維增強複合材料浸泡於人體模擬體液中，在37。C下浸泡7天，清洗後，室溫下真空乾燥得再礦化複合材料。採用熱重分析儀(TG)表徵複合體系中無機磷酸鈣鹽的生成量；採用X射線衍射儀(XRD)考察生成無機磷酸鈣鹽的結晶情況。TG分析結果表明再礦化複合材料中無機磷酸釣鹽含量均增加18-24%(未考慮聚合物的降解)，而共混電紡製備的複合材料再礦化後無機磷酸4丐鹽增加量小於5%;XRD結果表明再礦化複合材料在26=25.8°和31.8。處的強寬峰和26=28、40和47。處的弱寬峰為典型HA特徵結晶峰，而共混電紡製備的複合材料再礦化後無機磷酸鉤鹽峰強度較弱。結果表明，複合材料表現出良好的再礦化性能，可實現較好的骨傳導性和骨誘導性。綜上所述，本發明結合靜電紡絲、接枝改性、誘導礦化、空間構造和熱壓成型工藝，實現納米無機磷酸鉤鹽粒子在纖維表面的均勻分布，構造複合材料的力學性能各向特性。複合纖維本身具有特定的力學性能、生物活性和再礦化性能，可直接作為組織工程支架，誘導骨組織再生。纖維膜經空間構造和熱壓成型的複合材料，可作為力學性能輔助型骨修復多功能製件，從結構上實現力學性能的空間分布。從複合纖維膜到複合材料製備的過程中，保持纖維結構的完整性，提供複合材料優越的力學性能、再礦化性能和生物學性能，為新一代骨修復複合材料的製備提供了新的構建思路和方法。權利要求1、一種無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法，其作法是將兩層以上的無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物複合定向纖維膜，疊合後形成多層複合纖維膜、熱壓成型；其中無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物複合定向纖維膜中的纖維取向度在80％以上，多層複合纖維膜相鄰層定向纖維膜取向的夾角為0-90°。2、如權利要求1所述的一種無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法，其特徵在於，所述熱壓成型的具體操作是疊合後的多層複合纖維膜先在聚合物玻璃化轉變溫度以下0-50。C範圍內預熱壓5-10分鐘，再在玻璃化轉變溫度以上0-50°C範圍內熱壓10-30分鐘。3、如權利要求1所述的一種無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法，其特徵在於，所述的無機磷酸釣鹽/可生物降解聚合物複合定向纖維膜採用以下方法製得將可生物降解的聚合物通過靜電紡絲製備纖維膜，並採用高速滾筒收集得到纖維取向度在80%以上的定向纖維膜；定向纖維膜再經體外礦化，在表面形成納米無機磷酸釣鹽粒子。4、如權利要求3所述的一種無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法，其特徵在於，所述的定向纖維膜，先經表面接枝生物大分子後，再進行體外礦化；接枝的生物大分子為殼聚糖、明膠、膠原、海藻酸鈉、血清白蛋白中的一種或一種以上的混合物，接枝量為0.01-10nmol/cm2。5、如權利要求3所述的一種無機磷酸鉀鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法，其特徵在於，所述的可生物降解的聚合物先接枝活性基團後，再通過靜電紡絲製備纖維膜；接枝的活性基團為羧基或者接枝羧基後再接枝羥基、氨基、磷酸根中的一種或一種以上的活性基團，接枝量為1-10雄ol/cm2。6、如權利要求3所迷的一種無機磷酸鉤鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法，其特徵在於所述的可生物降解的聚合物為聚乳酸、聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚乳酸-聚乙二醇共聚物、聚乳酸-聚s-己內酯共聚物、聚碳酸酯、聚酸酐的一種或一種以上的混合物。全文摘要本發明公開了一種無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物纖維膜複合材料的製備方法，其作法是將兩層以上的無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物複合纖維膜，疊合後形成多層複合纖維膜、熱壓成型；其中無機磷酸鈣鹽/可生物降解聚合物複合纖維膜中的纖維取向度在80％以上，多層複合纖維膜相鄰層纖維取向的夾角為0-90°。該方法適應性強，工藝簡單、成本低廉、重複性好，製得的複合材料具有生物活性和再礦化性能，力學性能高且方向上可控。文檔編號A61L27/00GK101507841SQ20091005873公開日2009年8月19日申請日期2009年3月30日優先權日2009年3月30日發明者波馮,周紹兵,崔文國,李孝紅,陳建剛申請人:西南交通大學