本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种含纳米二氧化锆的胶原-羟基磷灰石支架的制备方法。
背景技术：
羟基磷灰石和胶原蛋白是天然骨中最主要的无机和有机成分，且都具有良好的生物学特性，但单独使用时又具有不同的缺陷，难以满足组织工程对生物材料性能的要求，以胶原蛋白与羟基磷灰石复合则较好地利用了胶原蛋白的粘结性而克服了羟基磷灰石颗粒的流动性。
纳米二氧化锆具有优良的传热性、导电性、表面活性和催化性能，在光学、催化、微电子、生物传感、抗菌等领域具有巨大的应用价值。不同形貌的纳米二氧化锆粉性能不同，如粒径较小、粒度分布窄的球形纳米二氧化锆粉具有良好的抗菌性能和导电性能。
由于纳米二氧化锆的高生物活性，将其应用到组织工程中时，释放到创面或者目标器官，它会优先被创面渗液或组织中的相关蛋白、氯离子及基团捕获，导致纳米二氧化锆颗粒在某些部位高浓度异常聚集，虽然能有效参与抗菌，但这些过剩的纳米二氧化锆将在表皮细胞、巨噬细胞、成纤维细胞内聚集，导致细胞的凋亡，最终导致创面的不愈合或者延迟愈合。总的来说，无节制的使用或者无控制的释放纳米二氧化锆势必会适得其反，对创面修复没有益处。因此，安全有效的使用纳米二氧化锆需要有合理的缓释体系，为创面提供长期有效的药物缓释，保持创面的药物浓度均衡有效且不过剩。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种含纳米二氧化锆的胶原-羟基磷灰石支架的制备方法，是通过液相还原反应制备纳米二氧化锆，然后与胶原-羟基磷灰石溶液混合均匀后一步法冻干并交联制备成为目标支架，制备出具有抗菌、安全的新型纳米二氧化锆生物材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
(1)采用氧氯化锆和氨水并添加无水乙醇为分散剂进行液相还原反应制备纳米二氧化锆溶胶；反应温度为30℃-45℃；
(2)将纳米二氧化锆溶胶在密闭条件下微波加热反应，先在250～350W微波功率下反应2～2.5min，再在100～150W微波功率下反应2.5～3min，制得纳米二氧化锆溶液；
(3)将牛跟腱来源的Ⅰ型胶原蛋白与羟基磷灰石按照9：1的质量比溶解到0.5mol/L的乙酸溶液中，以10ppm为目标浓度加入一定量到纳米二氧化锆溶液后混匀4h，然后加入总质量的0.5％的戊二醛并混匀，得到质量分数为0.5％的含纳米二氧化锆胶原-羟基磷灰石溶液，将纳米二氧化锆，胶原-羟基磷灰石溶液注入4cm×4cm的模具，于-20℃下冷冻2小时，然后冻干24小时得到厚度为2mm的多孔含纳米二氧化锆的胶原-羟基磷灰石支架。纳米二氧化锆的浓度范围为10ug/ml-50ug/ml，纳米二氧化锆粒子的粒径为10-30nm。
优选的，所述步骤(2)中微波加热反应的条件为：先在300W微波功率下反应2.25min，再在120W微波功率下反应2.75min。
本发明具有如下有益效果：
1.本发明采用微波水热法代替传统的水热法制备纳米二氧化锆，具有工艺简单、生产周期短、节能环保，安全性能好等特点。
2.采用该方法制备的纳米二氧化锆颗粒呈球形，大小均匀，分散性好。
3.本发明的支架所需材料简单，无需复杂的技术要求和高端的设备需求，成本低，易于推广。
4.本发明支架为创面提供了合理的纳米二氧化锆缓释体系，为创面提供长期有效的药物缓释，保持创面的药物浓度均衡有效且不过剩。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种含纳米二氧化锆的胶原-羟基磷灰石支架的制备方法是通过以下过程实现的：
(1)采用氧氯化锆和氨水并添加无水乙醇为分散剂进行液相还原反应制备纳米二氧化锆溶胶；加无水乙醇的加入量是四氯金酸质量的3％；反应温度为40℃；
(2)取纳米二氧化锆溶胶搅拌10min，于密闭条件下微波加热处理(选用北京祥鹄HX-300A电脑微波超声组合合成仪为微波源)，先在300W微波功率下反应2.25min，再在120W微波功率下反应2.75min，得到纳米二氧化锆溶液；
(3)将牛跟腱来源的Ⅰ型胶原蛋白与羟基磷灰石按照9：1的质量比溶解到0.5mol/L的乙酸溶液中，以10ppm为目标浓度加入一定量到纳米二氧化锆溶液后混匀4h，然后加入总质量的0.5％的戊二醛并混匀，得到质量分数为0.5％的含纳米二氧化锆胶原-羟基磷灰石溶液，将纳米二氧化锆，胶原-羟基磷灰石溶液注入4cm×4cm的模具，于-20℃下冷冻2小时，然后冻干24小时得到厚度为2mm的含纳米二氧化锆的胶原-羟基磷灰石支架。纳米二氧化锆的浓度范围为10ug/ml-50ug/ml，纳米二氧化锆粒子的粒径为10-30nm。
实施例2
一种含纳米二氧化锆的胶原-羟基磷灰石支架的制备方法是通过以下过程实现的：
(1)采用氧氯化锆和氨水并添加无水乙醇为分散剂进行液相还原反应制备纳米二氧化锆溶胶；加无水乙醇的加入量是四氯金酸质量的3％；反应温度为30℃；
(2)取纳米二氧化锆溶胶搅拌10min，于密闭条件下微波加热处理(选用北京祥鹄HX-300A电脑微波超声组合合成仪为微波源)，先在250W微波功率下反应2.5min，再在150W微波功率下反应2.5min，得到纳米二氧化锆溶液；
(3)将牛跟腱来源的Ⅰ型胶原蛋白与羟基磷灰石按照9：1的质量比溶解到0.5mol/L的乙酸溶液中，以10ppm为目标浓度加入一定量到纳米二氧化锆溶液后混匀4h，然后加入总质量的0.5％的戊二醛并混匀，得到质量分数为0.5％的含纳米二氧化锆、胶原-羟基磷灰石溶液，将纳米二氧化锆、胶原-羟基磷灰石溶液注入4cm×4cm的模具，于-20℃下冷冻2小时，然后冻干24小时得到厚度为2mm的多孔含纳米二氧化锆的胶原-羟基磷灰石支架。纳米二氧化锆的浓度范围为10ug/ml-50ug/ml，纳米二氧化锆粒子的粒径为10-30nm。
上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。