一种医用复合材料及其制备方法与应用与流程

本技术涉及生物医用材料的，具体涉及一种医用复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、骨缺陷是指由先天性疾病、创伤、感染、骨质疏松所引起的一种常见疾病。超过临界尺寸的大段骨缺损很难自我愈合，临床上往往需要通过骨移植来进行治疗。然而，自体骨移植的来源非常有限，并且还会对患者造成二次伤害；而同种异体骨的移植又会带来免疫反应和疾病传播的风险。因此，目前临床上大多采用人工骨来修复骨组织缺损。

2、目前，市场上出现的人工骨主要分为有机人工骨、无机人工骨和复合人工骨；有机人工骨虽然诱导成骨性能较高，但是早期的力学强度较差；无机人工骨虽然生物相容性好，但是韧性较差，易发生断裂；而复合人工骨是由无机矿物质与生物大分子制备而成，其生物相容性好、力学性能优异，结构与功能更加接近天然骨，因此是目前应用较为广泛的人工骨。

3、然而，随着医疗技术的不断进步和人们对医疗质量要求的不断提高，人工骨也需要不断升级和改进。因此，开发一种生物相容性好、力学性能更佳优异的医用复合材料对人工骨的研发具有巨大的经济效应和社会效应。

技术实现思路

1、为了进一步提高人工骨的力学性能，本技术提供一种医用复合材料及其制备方法与应用。

2、第一方面，本技术提供一种医用复合材料，采用如下的技术方案：

3、一种医用复合材料，包括分子量为30k-50kda的胶原蛋白、分子量为80k-100kda的胶原蛋白和羟基磷灰石。

4、可选地，所述分子量为30k-50kda的胶原蛋白、分子量为80k-100kda的胶原蛋白和羟基磷灰石的重量比为35：(45-55)：(10-20)。

5、本技术通过选择特定分子量的胶原蛋白与羟基磷灰石混合，从而制备出了一种具有生物相容性好、力学性能佳的医用复合材料，通过对不同分子量的胶原蛋白与羟基磷灰石之间的配比进行优选，使得医用复合材料的韧性进一步改善。本技术中，当分子量为30k-50kda的胶原蛋白和分子量为80k-100kda的重量比过大时，所得胶原蛋白溶液的粘度过小，导致医用复合材料的韧性较差；而当分子量为30k-50kda的胶原蛋白和分子量为80k-100kda的重量比过小时，所得胶原蛋白溶液的粘度过高，胶原蛋白与羟基磷灰石难以充分混合，获得的医用复合材料的均匀性较差，导致力学性能偏低。因此，本技术通过试验探究发现，将不同分子量的胶原蛋白与羟基磷灰石之间的配比控制在上述范围内，能够获得生物相容性好、均匀度高、力学性能优异的医用复合材料。

6、在一些实施方案中，所述分子量为30k-50kda的胶原蛋白、分子量为80k-100kda的胶原蛋白和羟基磷灰石的重量比可以为35：(40-45)：15、35：(40-50)：15、35：(40-55)：15、35：(40-60)：15、35：(45-50)：15、35：(45-55)：15、35：(45-60)：15、35：(50-55)：15、35：(50-60)：15、35：(55-60)：15、35：50：(10-15)或35：50：(15-20)。

7、在一个具体的实施方案中，所述分子量为30k-50kda的胶原蛋白、分子量为80k-100kda的胶原蛋白和羟基磷灰石的重量比还可以为35：40：15、35：45：15、35：50：15、35：55：15、35：60：15、35：50：10或35：50：20。

8、可选地，所述羟基磷灰石的粒径为10-40μm，优选10-32μm，优选32μm。

9、可选地，所述的孔径为0.2-0.5μm，优选0.4μm。

10、可选地，所述医用复合材料还包括异氰酸酯。

11、本技术中，通过将异氰酸酯加入到医用复合材料中，利用异氰酸酯中含有的cno官能团与胶原蛋白中-nh发生交联，并与胶原蛋白中的-nh2、-oh形成氢键作用，从而形成交联网状结构，并将羟基磷灰石牢牢束缚在交联结构中，被牢牢束缚的羟基磷灰石能够为医用复合材料提供很好的力学支撑，进而使获得的医用复合材料具备优异的抗压强度，并且异氰酸酯与胶原蛋白形成的交联网状结构还能进一步改善医用复合材料的韧性。

12、可选地，所述异氰酸酯选自l-赖氨酸二异氰酸酯、l-赖氨酸三异氰酸酯、1,6-亚甲基二异氰酸酯、1-4-环己烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。

13、在一个具体的实施方案中，所述异氰酸酯为l-赖氨酸二异氰酸酯、1,6-亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。

14、在一个具体的实施方案中，所述异氰酸酯重量比为1：0.4的l-赖氨酸二异氰酸酯和1,6-亚甲基二异氰酸酯的混合物

15、在一些实施方案中，所述异氰酸酯为l-赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物。

16、可选地，所述异氰酸酯为重量比为1：(0.2-0.6)的l-赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物。

17、在一些实施方案中，所述l-赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的重量比可以为1：(0.2-0.3)、1：(0.2-0.4)、1：(0.2-0.5)、1：(0.2-0.6)、1：(0.3-0.4)、1：(0.3-0.5)、1：(0.3-0.6)、1：(0.4-0.5)、1：(0.4-0.6)或1：(0.5-0.6)。

18、在一个具体的实施方案中，所述l-赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的重量比还可以为1：0.2、1：0.3、1：0.4、1：0.5或1：0.6。

19、第二方面，本技术提供一种医用复合材料的制备方法。

20、一种医用复合材料的制备方法，包括以下步骤：配制胶原蛋白溶液，将羟基磷灰石加入到所述胶原蛋白溶液中，搅拌均匀，获得混合浆料；将混合浆料转移到模具中，经冷冻干燥、热交联，获得医用复合材料。

21、可选地，所述胶原蛋白溶液的制备方法为：将胶原蛋白分散于水中，配制成浓度为1.5-2％的胶原蛋白溶液。

22、可选地，所述热交联的温度为90-110℃，时间为5-7h。

23、可选地，所述制备方法还包括：向所述混合浆料中加入异氰酸酯。

24、第三方面，本技术提供的医用复合材料在制备生物骨组织支架填充材料中的应用。

25、综上所述，本技术具有以下有益效果：

26、1.本技术通过采用分子量为30k-50kda的胶原蛋白、分子量为80k-100kda的胶原蛋白和羟基磷灰石制备出了一种医用复合材料，该医用复合材料与相关技术中的医用复合材料相比，其抗压强度更高、断裂韧性更好，能够作为用于制备生物骨组织支架填充材料，对人工骨的研发具有巨大的经济效应和社会效应。

27、2.本技术通过分子量为30k-50kda的胶原蛋白、分子量为80k-100kda的胶原蛋白和羟基磷灰石的重量比控制为35：(45-55)：(10-20)时范围内，能够获得抗压强度＞6.0mpa，压缩模量≥1.0mpa，断裂韧性＞5.0mpa m1/2的医用复合材料。

28、3.本技术通过向医用复合材料中加入异氰酸酯，能够进一步改善医用复合材料的力学性能，尤其是采用重量比为1：(0.3-0.5)的l-赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯，能够使制得的使医用复合支架的抗压强度达到8.0mpa以上，压缩模量达到1.4mpa，断裂韧性达到6.5mpa m1/2以上。