Ha/壳聚糖/pvp半互穿聚合物网络支架的制备方法
专利名称：Ha/壳聚糖/pvp半互穿聚合物网络支架的制备方法
技术领域：
本发明涉及人工骨修复材料技术领域，具体是指一种HA (纳米羟基磷灰 石)/壳聚糖/PVP (聚乙烯吡咯垸酮)半互穿聚合物网络支架的制备方法。
背景技术：
随着国内外临床医学中骨缺损修复需求的日益增长，由于传统骨修复材 料存在着一些问题，组织工程迅速发展起来，其基本原理是将体外培养扩增
的正常组织细胞吸附于一种生物相容性良好、可被机体吸收的生物载体上， 形成复合物，将细胞载体复合物植入机体组织、器官病损部位，细胞在载体 被机体降解吸收的过程中形成具有形态和功能的相应组织和器官，达到修复
创伤和重建功能的目的。
壳聚糖(简称cs)是一种天然的生物可降解多糖，其降解产物为氨基葡
萄糖，对人体及组织无毒、无害，具有天然的药物活性、抗肿瘤活性、消炎 作用，能加快创伤愈合，因而广泛用于骨组织工程支架材料。但是，壳聚糖 缺乏骨键合生物活性，单独使用时的力学性能不够理想，如脆性大、韧性差， 且降解慢，亲水性也不如胶原好。因此，为了改进壳聚糖的性能，很多研究 者通过采用壳聚糖与羟基磷灰石粉体复合的方法，如孙凯莹，孙卫斌，储成 林，等.纳米羟基磷灰石-壳聚糖复合材料对细胞粘附的影响.临床口腔医学
杂志，2007， 23 (3) : 150-153，该文以溶胶-凝胶法制备纳米羟基磷灰石， 然后将羟基磷灰石粉体充分混合于2%壳聚糖乙酸溶液中，冷冻干燥法制备纳 米羟基磷灰石-壳聚糖复合材料，结果表明溶胶-凝胶法制备的HA和nHA的晶 体结构符合标准羟基磷灰石的空间6方晶体结构，且细胞以多个突起粘附于复 合材料表面，并具有良好的伸展状态。这些方法虽然一定程度上改善了单纯 壳聚糖的骨键合生物活性及力学性能，但是由于羟基磷灰石是以粉末形式与 壳聚糖等基体复合的，因而羟基磷灰石很容易团聚，实际上很难均匀分散并 且和壳聚糖基体之间无法形成有效键合，羟基磷灰石颗粒只能松散的分布于壳聚糖框架内，并不能有效地实现纳米羟基磷灰石与壳聚糖的有效复合，也 难以真正解决壳聚糖材料存在的主要问题，从而限制其功能及在生物医学领 域的应用。
研究发现，聚乙烯吡咯垸酮是一种水溶性高分子聚合物，具有表面活性、 络合性、化学稳定性以及优异的生理相容性，它是一种较成熟的多用途的医 药辅料以及用于杀菌消毒剂。近几年来聚乙烯吡咯烷酮与壳聚糖的复合材料
有一些报道。Sionkowska. A， Wisniewski. M， Skopinska. J，等.紫外照射对 壳聚糖/PVP共混物机械性能的影响.聚合物的降解与稳定性(The influence of UV irradiation on the mechanical properties of chitosan/poly(vinyl pyrrolidone) blends， Polymer Degradation and Stability) ， 2005， 88 (2) : 261-267，该文将壳聚糖、PVP和壳聚糖/PVP共混物在紫外照射前后 的机械和表面性质的变化进行了研究，结果显示共混物的机械性质(如断裂 强度、断裂伸长率和杨氏模量)明显地受紫外照射的影响，但是共混物的这 些性质的变化程度小于纯壳聚糖的变化程度，且由照射时间和样品成分决定。 Mallika.P. Himabindu.A， Shailaja.D.改性生物材料壳聚糖及其物理化学 性质的改善.聚合物应用禾斗学学f艮(Modification of chitosan towards a biomaterial with improved physico-chemical properties ， Applied Polymer Science) ， 2006， 101 (1) : 63-69，该文采用三种方法用PVP对 CS进行改性，也就是通过改变壳聚糖和PVP的比例混合，接枝共聚和自由基 诱导交联。研究结表明，共混改性增强了干膜的强度、韧性、玻璃化转变温 度和热稳定性。上述的壳聚糖/ PVP共混材料在机械性质和稳定性方面都比 壳聚糖有所改进，但是有关壳聚糖/ PVP共混材料在骨组织工程支架材料方 面的实际应用尚无任何报道。
此外，半互穿聚合物网络材料由于具有独特的性能而开始应用于生物材 料领域，半互穿聚合物网络是指在构成互穿网络的两种聚合物中，仅有一种 聚合物是交联的，另一种聚合物是线型非交联的，在网络与链段之间存在物 理贯穿,而几乎无化学结合。它可以同时具有一般物理共混、接枝、嵌段聚合 物的优异性能。然而这一技术并未用于壳聚糖/ PVP半互穿聚合物网络骨组 织工程支架的制备。如果将羟基磷灰石均匀分散在壳聚糖/PVP的半互穿聚合 物网络基体中，并在此基体中呈现羟基磷灰石颗粒的定向排列以及与基体形成有效键合，则可望在解决现有壳聚糖/羟基磷灰石支架现有问题的基础上实 现支架材料的稳定性、亲水性等性能的改善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，通过研发一种结晶程度可 控、分散性好，能与高分子材料具有稳定键合的颗粒定向排列的纳米羟基磷
灰石溶胶，将上述溶胶均匀分散于壳聚糖/PVP的半互穿聚合物网络基体中并 与基体形成有效键合，从而提供一种HA (纳米羟基磷灰石)/壳聚糖/PVP (聚 乙烯吡咯垸酮)半互穿聚合物网络支架的制备方法。 实现本发明目的是通过如下措施来实现的。
一种HA (纳米羟基磷灰石)/壳聚糖/PVP (聚乙烯吡咯垸酮)半互穿聚 合物网络支架的制备方法包括以下步骤及其工艺条件 步骤一HA即纳米羟基磷灰石溶胶的制备
(1) 以PVP即聚乙烯吡咯烷酮同时为模板剂、分散剂和改性剂；
(2) 配制0. 01 3mol/L的钙盐和0. 006 1. 8mol/L的磷酸盐溶液或配 制0. 01 3mol/L的转盐溶液和0. 006 1. 8mol/L的磷酸；
(3) 采用高速分散机，在碱液控制体系中，将上述(1) 、 (2)的物料 充分进行混合，形成HA溶胶；该HA溶胶体系中钙磷摩尔比达1.6 1.7:1， 按质量百分比计PVP含量为0.01 50%;
步骤二 HA溶胶的陈化
上述溶胶在20 100'C的温度下陈化至少24小时，然后用去离子水充分 洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶；
步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用醋酸溶液配制质量百分比为1% 4%的壳聚糖溶液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为0. 1 2.5:1的比例将PVP加入到上 述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3) 将步骤二的HA与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采用高 速分散机分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中上述(2)的壳聚糖/PVP 共混液的溶质:HA溶胶的质量比为0. 1 9:1;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入壳聚糖交联剂在常温下搅拌交联至少12h，按质量百分比计壳聚糖交联剂含量为混合液的
0,01 1%;
(5)将上述(4)的交联后的混合液减压除去气泡后注入模型，并置于 超低温冰箱中冷冻至少24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥至少24小 时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架；
步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理
(1) 首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用碱液或者缓冲溶液 浸泡1 3小时，然后再用去离子水浸泡至少6小时，至少每半小时换一次水；
(2) 将清洗后的支架材料放回模型，再次放入超低温冰箱中冷冻至少 24小时，并转入冷冻干燥机中冷冻干燥至少24小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP 半互穿聚合物网络支架。
为了更好地实现本发明，步骤一 (3)所述的物料混合，PVP的加入有以 下两种方式，择一使用
(1)将PVP加入到钙盐或磷酸盐溶液或磷酸中，或加入到钙盐和磷酸盐 或磷酸的混合溶液中；
、 (2)先配制PVP水溶液，再用聚乙烯吡咯烷酮水溶液配制钙盐和磷酸盐 或磷酸溶液。
所述钙盐为硝酸钙或氢氧化钙；磷酸盐采用磷酸氢二铵、磷酸氢二钠或 磷酸氢二钾。
步骤二所述陈化有以下两种方式，择一使用
(1) 将纳米羟基磷灰石溶胶自然放置陈化；
(2) 将纳米羟基磷灰石溶胶移入加热蒸发回流装置陈化。 所述碱液控制体系pH值大于10.5;所述碱液为氨水、氢氧化钠或氢氧
化钾溶液。
所述缓冲溶液为磷酸氢二钠或碳酸氢钠溶液。 所述高速分散机的速度范围为100 8000转/分。 所述所采用聚乙烯吡咯烷酮的类型为K15、 K30、 K60或K90。 所述超低温冰箱中冷冻的温度范围为-5°C -80°C。 所述壳聚糖交联剂为戊二醛、乙二醛、聚乙二醇双縮水甘油醚或聚丙三 醇三縮水甘油醚。
7本发明与现有技术相比较有如下突出的优点
1、 本发明首次将半互穿聚合物网络支架的制备技术成功应用到HA/壳聚 糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备中，通过PVP的桥梁作用，使得羟基磷 灰石颗粒在壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络基体中分散良好，并与基体之间形 成了有效、稳定的键合，且羟基磷灰石在壳聚糖基体中颗粒呈现定向排列， 从而在结构和功能上实现纳米羟基磷灰石与壳聚糖/PVP基体的有效复合。
2、 本发明采用以羟基磷灰石溶胶的形式与壳聚糖基体复合，克服了现有 技术中以羟基磷灰石粉末形式，采用普通机械搅拌混合制备的纳米羟基磷灰 石/壳聚糖支架中存在着羟基磷灰石与壳聚糖基体之间无法形成有效键合，以 及羟基磷灰石颗粒只能松散的分布于壳聚糖框架内，并不能实现纳米羟基磷 灰石与壳聚糖的有效复合的问题；同时有效地解决了壳聚糖缺乏骨键合生物 活性的问题。
3、 由于半互穿聚合物网络可以同时具有一般物理共混、接枝、嵌段聚合 物的优异性能，因而本发明制备的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络骨组织 工程支架，解决了壳聚糖单独使用时的力学性能不够理想的问题，改善了壳 聚糖的亲水性，增强了壳聚糖的稳定性，也在一定程度上解决了壳聚糖降解 慢的问题。
4、 本发明采用具有优良的分散稳定性，良好的生物相容性和生理安全性 的聚乙烯吡咯垸酮作为模板剂、分散剂和改性剂，同时与壳聚糖形成半互穿 聚合物网络作为基体，在改善材料性能的同时不至于引起的生理毒性的问题。
5、 本发明制备工艺简单，操作简捷，易于推广应用。
具体实施例方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但实施方式并不仅限 于此。
实施例1
一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法包括以下步骤及 其工艺条件-
步骤一HA溶胶的制备 (1)以聚乙烯吡咯垸酮(PVP K15)同时为模板剂、分散剂、改性剂；(2) 使用去离子水配制含硝酸钙0.01mol/L,磷酸氢二铵0.006mol/L 的溶液，然后将O. lg PVP K15加入到上述硝酸钙溶液中充分溶解；
(3) 采用100转/分的高速分散机，在氨水控制体系pH值为10. 6条件 下，将上述(1) 、 (2)的物料充分进行混合，形成纳米羟基磷灰石溶胶， 使该纳米羟基磷灰石溶胶体系中钙磷摩尔比达1.6:1，按质量百分比计聚乙 烯吡咯垸酮含量为0.01%;
步骤二 HA溶胶的陈化
上述HA溶胶在常温(20°C)下，自然放置陈化24小时，然后用去离子 水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶；
步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用质量百分比浓度为2%醋酸溶液配制质量百分比为1%的壳聚糖溶
液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为0. 1:1的比例将PVP K15加入到上 述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3) 将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采 用高速分散机以100转/分的速度分分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中 上述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质:HA溶胶的质量比为0.1:1;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入戊二醛溶液在常温 下搅拌交联12h，按质量百分比计戊二醛交联剂含量为混合液的0. 01%;
(5) 将上述(4)的交联后HA/壳聚糖/PVP的混合液减压除去气泡后注 入模型后置于-5'C的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻 干燥24小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架；
步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理
(1) 首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用质量百分比浓度为 0.5%的氨水浸泡1小时，然后再用去离子水浸泡6小时，每半小时换一次水；
(2) 将清洗后的支架材料放回模型，再次放入-5"C的超低温冰箱中冷冻 24小时后，转入冷冻干燥机中冷冻干燥24小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP 半互穿聚合物网络支架。
实施例2
一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法包括以下步骤及
9其工艺条件-
步骤一HA溶胶的制备
(1) 以PVP K30同时为模板剂、分散剂、改性剂；
(2) 使用质量百分比0.5X的PVP K30水溶液配制含硝酸钙0. lmol/L， 磷酸氢二钠0. 06mol/L的溶液；
(3) 采用1000转/分的高速分散机，在氢氧化钠控制体系pH值为11的 条件下，将上述(1) 、 (2)的物料充分进行混合，形成HA溶胶，使该HA 溶胶体系中钙磷摩尔比达1. 65:1 ，按质量百分比计PVP含量为0.5%;
步骤二 HA溶胶的陈化
将上述HA溶胶移入加热蒸发回流装置，在5(TC蒸发回流36小时陈化， 然后用去离子水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶； 步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用质量百分比浓度为2%醋酸溶液配制质量百分比为1.5%的壳聚糖
溶液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为0. 25:1的比例将PVP K30加入到上 述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3) 将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采 用高速分散机以1000转/分的速度分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中 上述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质:HA溶胶的质量比为0.25:1;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入乙二醛溶液在常温 下搅拌交联12h，按质量百分比计乙二醛交联剂含量为混合液的0. 05%;
(5) 将上述(4)的交联后HA/壳聚糖/PVP的混合液减压除去气泡后注 入模型后置于-l(TC的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷 冻干燥36小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架；
步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理
(1) 首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用质量百分比浓度为 0.005mol/L的氢氧化钠溶液浸泡2小时，然后再用去离子水浸泡6小时，至 少每半小时换一次水；
(2) 将清洗后的支架材料放回模型，再次放入-l(TC的超低温冰箱中冷 冻24小时后，转入冷冻干燥机中冷冻干燥36小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架。
实施例3
一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法包括以下步骤及 其工艺条件
步骤一HA溶胶的制备
(1) 以PVP K60同时为模板剂、分散剂、改性剂；
(2) 使用质量百分比5Q/^的PVPK60水溶液配制含硝酸钙0.5mol/L，磷 酸氢二钾0. 3mol/L的溶液；
(3) 采用2000转/分的高速分散机，在氢氧化钾控制体系pH值为11. 5 条件下，将上述(1) 、 (2)的物料充分进行混合，形成HA溶胶，使该HA 溶胶体系中钙磷摩尔比达1. 67:1，按质量百分比计PVP含量为5%;
步骤二 HA溶胶的陈化
将上述羟基磷灰石溶胶移入加热蒸发回流装置，在7(TC蒸发回流48小 时陈化，然后用去离子水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶； 步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用质量百分比浓度为2%醋酸溶液配制质量百分比为2%的壳聚糖溶
液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为0. 65:1的比例将PVP (K60)加入到 上述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3) 将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采 用高速分散机以2000转/分的速度分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中 上述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质:HA溶胶的质量比为1:1;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入聚乙二醇双縮水甘 油醚溶液在常温下搅拌交联24h，按质量百分比计聚乙二醇双縮水甘油醚交 联剂含量为混合液的O. 1%;
(5) 将上述(4)的交联后HA/壳聚糖/PVP的混合液减压除去气泡后注 入模型后置于-2CTC的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷 冻干燥48小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架；
步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理 (1)首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用0. 5mol/L的氢氧化钾溶液浸泡3小时，然后再用去离子水浸泡6小时，至少每半小时换一次 水；
(2)将清洗后的支架材料放回模型，再次放入-2(TC的超低温冰箱中冷 冻24小时后，转入冷冻干燥机中冷冻干燥48小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP 半互穿聚合物网络支架。 实施例4
一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法包括以下步骤及
其工艺条件
步骤一HA溶胶的制备
(1) 以PVP K90同时为模板剂、分散剂、改性剂；
(2) 使用去离子水配制含氢氧化钙lmol/L，磷酸0.6mol/L的溶液，然 后分别将5g PVP K90加入到上述硝酸钙和磷酸中充分溶解；
(3) 采用5000转/分的高速分散机，在氢氧化钾控制体系pH值为12的 条件下，将上述(1) 、 (2)的物料充分进行混合，形成HA溶胶，使该HA 溶胶体系中钙磷摩尔比达1.67:1,按质量百分比计PVP含量为10%;
步骤二 HA溶胶的陈化
将上述羟基磷灰石溶胶移入加热蒸发回流装置，在9(TC蒸发回流60小 时陈化，然后用去离子水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶； 步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用质量百分比浓度为2%醋酸溶液配制质量百分比为3%的壳聚糖溶
液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为1:1的比例将PVP (K90)加入到上 述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采用 高速分散机以5000转/分的速度分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中上 述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质:HA溶胶的质量比为4:l;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入聚丙三醇三縮水甘 油醚溶液在常温下搅拌交联24h，按质量百分比计聚丙三醇三縮水甘油醚交 联剂含量为混合液的0.5%;
(5) 将上述(4)的交联后HA/壳聚糖/PVP的混合液减压除去气泡后注入模型后置于-65。C的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷 冻干燥48小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架； 步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理
(1) 首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用lmol/L的碳酸氢 钠溶液浸泡3小时，然后再用去离子水浸泡6小时，至少每半小时换一次水；
(2) 将清洗后的支架材料放回模型，再次放入-65'C的超低温冰箱中冷 冻24小时后，转入冷冻干燥机中冷冻干燥48小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP 半互穿聚合物网络支架。
实施例5
一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法包括以下步骤及 其工艺条件
步骤一HA溶胶的制备
(1) 以PVP K90同时为模板剂、分散剂、改性剂；
(2) 使用去离子水配制含氢氧化钙3mol/L，磷酸氢二钾1. 8mol/L的溶 液，然后将50g PVP K90加入到上述磷酸氢二钾中充分溶解；
(3) 采用8000转/分的高速分散机，在氨水控制体系pH值为12条件下， 将上述(1) 、 (2)的物料充分进行混合，形成HA溶胶，使该HA溶胶体系 中钙磷摩尔比达1.7:1，按质量百分比计PVP含量为50%;
步骤二 HA溶胶的陈化
上述溶胶在10(TC的温度下放置，陈化48小时，然后用去离子水充分洗 涤溶胶，然后用去离子水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶； 步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用质量百分比浓度为2%醋酸溶液配制质量百分比为4%的壳聚糖溶
液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为2. 5:1的比例将PVP K90加入到上 述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3) 将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采 用高速分散机以8000转/分的速度分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中 上述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质:HA溶胶的质量比为9:l;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入戊二醛溶液在常温下搅拌交联12h，按质量百分比计戊二醛交联剂含量为混合液的1%;
(5)将上述(4)的交联后HA/壳聚糖/PVP的混合液减压除去气泡后注 入模型后置于-8(TC的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷 冻干燥48小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架； 步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理
(1) 首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用0. 05mol/L的磷酸 氢二钠溶液浸泡3小时，然后再用去离子水浸泡6小时，至少每半小时换一 次水；
(2) 将清洗后的支架材料放回模型，再次放入-8(TC的超低温冰箱中冷 冻24小时后，转入冷冻干燥机中冷冻干燥48小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP 半互穿聚合物网络支架。
权利要求
1、HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法，其特征在于包括以下步骤及其工艺条件步骤一HA即纳米羟基磷灰石溶胶的制备(1)以PVP即聚乙烯吡咯烷酮同时为模板剂、分散剂和改性剂；(2)配制0.01～3mol/L的钙盐和0.006～1.8mol/L的磷酸盐溶液或配制0.01～3mol/L的钙盐溶液和0.006～1.8mol/L的磷酸；(3)采用高速分散机，在碱液控制体系中，将上述(1)、(2)的物料充分进行混合，形成HA溶胶；该HA溶胶体系中钙磷摩尔比达1.6～1.7∶1，按质量百分比计PVP含量为0.01～50％；步骤二HA溶胶的陈化上述溶胶在20～100℃的温度下陈化至少24小时，然后用去离子水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶；步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型(1)用醋酸溶液配制质量百分比为1％～4％的壳聚糖溶液；(2)按PVP∶壳聚糖溶质的质量比为0.1～2.5∶1的比例将PVP加入到上述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；(3)将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采用高速分散机分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中上述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质∶HA溶胶的质量比为0.1～9∶1；(4)在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入壳聚糖交联剂在常温下搅拌交联至少12h，按质量百分比计壳聚糖交联剂含量为混合液的0.01～1％；(5)将上述(4)的交联后的混合液减压除去气泡后注入模型，并置于超低温冰箱中冷冻至少24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥至少24小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架；步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理(1)首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用碱液或缓冲溶液浸泡1～3小时，然后再用去离子水浸泡至少6小时，至少每半小时换一次水；(2)将清洗后的支架材料放回模型，再次放入超低温冰箱中冷冻至少24小时，并转入冷冻干燥机中冷冻干燥至少24小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架。
2、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于步骤一 (3)所述的物料混合，聚乙烯吡咯垸酮的加入有以下两种方式，择一使用-(1) 将PVP加入到钙盐或磷酸盐溶液或磷酸中，或加入到钙盐和磷酸盐或磷酸的混合溶液中；(2) 先配制PVP水溶液，再用PVP水溶液配制钙盐和磷酸盐或磷酸溶液。
3、 根据权利要求1或2所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的 制备方法，其特征在于所述钙盐为硝酸钙或氢氧化钙；磷酸盐采用磷酸氢二 铵、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾。
4、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于步骤二所述陈化有以下两种方式，择一使用(1) 将纳米羟基磷灰石溶胶自然放置陈化；(2) 将纳米羟基磷灰石溶胶移入加热蒸发回流装置陈化。
5、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于所述碱液控制体系pH值大于10. 5;所述碱液为氨水、氢 氧化钠或氢氧化钾溶液。
6、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于所述缓冲溶液为磷酸氢二钠或碳酸氢钠溶液。
7、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于所述高速分散机的速度范围为100 8000转/分。
8、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于所述所采用聚乙烯吡咯烷酮的类型为K15、 K30、 K60或K90。
9、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于所述超低温冰箱中冷冻的温度范围为-5 °C -80°C 。
10、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制 备方法，其特征在于所述壳聚糖交联剂为戊二醛、乙二醛、聚乙二醇双縮水 甘油醚或聚丙三醇三縮水甘油醚。
全文摘要
本发明公开了一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法。该法首先在碱液控制体系中充分混合，形成PVP含量为0.01～50％(质量)的溶胶体系；经陈化洗涤得HA溶胶，再与PVP∶壳聚糖溶质的质量比为0.1～2.5∶1的共混液混合，所得共混液的溶质∶HA溶胶质量比为0.1～9∶1的混合液投入高速分散机混合交联；注入模具经后处理得到支架。本法制备的HA在壳聚糖/PVP的半互穿聚合物网络基体中均匀分散并与基体形成有效键合且呈现定向排列，从而在结构和功能上实现纳米羟基磷灰石与基体的有效复合，也有效地克服了壳聚糖材料的缺陷，提高了支架的使用性能。本法工艺简单，操作简捷，易于推广应用。
文档编号A61L27/12GK101584887SQ200910141569
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月31日 优先权日2008年7月31日
发明者宁成云, 尹兆益, 王迎军, 强 马 申请人:华南理工大学;广州南枫生物科技有限公司
技术领域：
本发明涉及人工骨修复材料技术领域，具体是指一种HA (纳米羟基磷灰 石)/壳聚糖/PVP (聚乙烯吡咯垸酮)半互穿聚合物网络支架的制备方法。
背景技术：
随着国内外临床医学中骨缺损修复需求的日益增长，由于传统骨修复材 料存在着一些问题，组织工程迅速发展起来，其基本原理是将体外培养扩增
的正常组织细胞吸附于一种生物相容性良好、可被机体吸收的生物载体上， 形成复合物，将细胞载体复合物植入机体组织、器官病损部位，细胞在载体 被机体降解吸收的过程中形成具有形态和功能的相应组织和器官，达到修复
创伤和重建功能的目的。
壳聚糖(简称cs)是一种天然的生物可降解多糖，其降解产物为氨基葡
萄糖，对人体及组织无毒、无害，具有天然的药物活性、抗肿瘤活性、消炎 作用，能加快创伤愈合，因而广泛用于骨组织工程支架材料。但是，壳聚糖 缺乏骨键合生物活性，单独使用时的力学性能不够理想，如脆性大、韧性差， 且降解慢，亲水性也不如胶原好。因此，为了改进壳聚糖的性能，很多研究 者通过采用壳聚糖与羟基磷灰石粉体复合的方法，如孙凯莹，孙卫斌，储成 林，等.纳米羟基磷灰石-壳聚糖复合材料对细胞粘附的影响.临床口腔医学
杂志，2007， 23 (3) : 150-153，该文以溶胶-凝胶法制备纳米羟基磷灰石， 然后将羟基磷灰石粉体充分混合于2%壳聚糖乙酸溶液中，冷冻干燥法制备纳 米羟基磷灰石-壳聚糖复合材料，结果表明溶胶-凝胶法制备的HA和nHA的晶 体结构符合标准羟基磷灰石的空间6方晶体结构，且细胞以多个突起粘附于复 合材料表面，并具有良好的伸展状态。这些方法虽然一定程度上改善了单纯 壳聚糖的骨键合生物活性及力学性能，但是由于羟基磷灰石是以粉末形式与 壳聚糖等基体复合的，因而羟基磷灰石很容易团聚，实际上很难均匀分散并 且和壳聚糖基体之间无法形成有效键合，羟基磷灰石颗粒只能松散的分布于壳聚糖框架内，并不能有效地实现纳米羟基磷灰石与壳聚糖的有效复合，也 难以真正解决壳聚糖材料存在的主要问题，从而限制其功能及在生物医学领 域的应用。
研究发现，聚乙烯吡咯垸酮是一种水溶性高分子聚合物，具有表面活性、 络合性、化学稳定性以及优异的生理相容性，它是一种较成熟的多用途的医 药辅料以及用于杀菌消毒剂。近几年来聚乙烯吡咯烷酮与壳聚糖的复合材料
有一些报道。Sionkowska. A， Wisniewski. M， Skopinska. J，等.紫外照射对 壳聚糖/PVP共混物机械性能的影响.聚合物的降解与稳定性(The influence of UV irradiation on the mechanical properties of chitosan/poly(vinyl pyrrolidone) blends， Polymer Degradation and Stability) ， 2005， 88 (2) : 261-267，该文将壳聚糖、PVP和壳聚糖/PVP共混物在紫外照射前后 的机械和表面性质的变化进行了研究，结果显示共混物的机械性质(如断裂 强度、断裂伸长率和杨氏模量)明显地受紫外照射的影响，但是共混物的这 些性质的变化程度小于纯壳聚糖的变化程度，且由照射时间和样品成分决定。 Mallika.P. Himabindu.A， Shailaja.D.改性生物材料壳聚糖及其物理化学 性质的改善.聚合物应用禾斗学学f艮(Modification of chitosan towards a biomaterial with improved physico-chemical properties ， Applied Polymer Science) ， 2006， 101 (1) : 63-69，该文采用三种方法用PVP对 CS进行改性，也就是通过改变壳聚糖和PVP的比例混合，接枝共聚和自由基 诱导交联。研究结表明，共混改性增强了干膜的强度、韧性、玻璃化转变温 度和热稳定性。上述的壳聚糖/ PVP共混材料在机械性质和稳定性方面都比 壳聚糖有所改进，但是有关壳聚糖/ PVP共混材料在骨组织工程支架材料方 面的实际应用尚无任何报道。
此外，半互穿聚合物网络材料由于具有独特的性能而开始应用于生物材 料领域，半互穿聚合物网络是指在构成互穿网络的两种聚合物中，仅有一种 聚合物是交联的，另一种聚合物是线型非交联的，在网络与链段之间存在物 理贯穿,而几乎无化学结合。它可以同时具有一般物理共混、接枝、嵌段聚合 物的优异性能。然而这一技术并未用于壳聚糖/ PVP半互穿聚合物网络骨组 织工程支架的制备。如果将羟基磷灰石均匀分散在壳聚糖/PVP的半互穿聚合 物网络基体中，并在此基体中呈现羟基磷灰石颗粒的定向排列以及与基体形成有效键合，则可望在解决现有壳聚糖/羟基磷灰石支架现有问题的基础上实 现支架材料的稳定性、亲水性等性能的改善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，通过研发一种结晶程度可 控、分散性好，能与高分子材料具有稳定键合的颗粒定向排列的纳米羟基磷
灰石溶胶，将上述溶胶均匀分散于壳聚糖/PVP的半互穿聚合物网络基体中并 与基体形成有效键合，从而提供一种HA (纳米羟基磷灰石)/壳聚糖/PVP (聚 乙烯吡咯垸酮)半互穿聚合物网络支架的制备方法。 实现本发明目的是通过如下措施来实现的。
一种HA (纳米羟基磷灰石)/壳聚糖/PVP (聚乙烯吡咯垸酮)半互穿聚 合物网络支架的制备方法包括以下步骤及其工艺条件 步骤一HA即纳米羟基磷灰石溶胶的制备
(1) 以PVP即聚乙烯吡咯烷酮同时为模板剂、分散剂和改性剂；
(2) 配制0. 01 3mol/L的钙盐和0. 006 1. 8mol/L的磷酸盐溶液或配 制0. 01 3mol/L的转盐溶液和0. 006 1. 8mol/L的磷酸；
(3) 采用高速分散机，在碱液控制体系中，将上述(1) 、 (2)的物料 充分进行混合，形成HA溶胶；该HA溶胶体系中钙磷摩尔比达1.6 1.7:1， 按质量百分比计PVP含量为0.01 50%;
步骤二 HA溶胶的陈化
上述溶胶在20 100'C的温度下陈化至少24小时，然后用去离子水充分 洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶；
步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用醋酸溶液配制质量百分比为1% 4%的壳聚糖溶液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为0. 1 2.5:1的比例将PVP加入到上 述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3) 将步骤二的HA与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采用高 速分散机分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中上述(2)的壳聚糖/PVP 共混液的溶质:HA溶胶的质量比为0. 1 9:1;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入壳聚糖交联剂在常温下搅拌交联至少12h，按质量百分比计壳聚糖交联剂含量为混合液的
0,01 1%;
(5)将上述(4)的交联后的混合液减压除去气泡后注入模型，并置于 超低温冰箱中冷冻至少24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥至少24小 时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架；
步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理
(1) 首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用碱液或者缓冲溶液 浸泡1 3小时，然后再用去离子水浸泡至少6小时，至少每半小时换一次水；
(2) 将清洗后的支架材料放回模型，再次放入超低温冰箱中冷冻至少 24小时，并转入冷冻干燥机中冷冻干燥至少24小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP 半互穿聚合物网络支架。
为了更好地实现本发明，步骤一 (3)所述的物料混合，PVP的加入有以 下两种方式，择一使用
(1)将PVP加入到钙盐或磷酸盐溶液或磷酸中，或加入到钙盐和磷酸盐 或磷酸的混合溶液中；
、 (2)先配制PVP水溶液，再用聚乙烯吡咯烷酮水溶液配制钙盐和磷酸盐 或磷酸溶液。
所述钙盐为硝酸钙或氢氧化钙；磷酸盐采用磷酸氢二铵、磷酸氢二钠或 磷酸氢二钾。
步骤二所述陈化有以下两种方式，择一使用
(1) 将纳米羟基磷灰石溶胶自然放置陈化；
(2) 将纳米羟基磷灰石溶胶移入加热蒸发回流装置陈化。 所述碱液控制体系pH值大于10.5;所述碱液为氨水、氢氧化钠或氢氧
化钾溶液。
所述缓冲溶液为磷酸氢二钠或碳酸氢钠溶液。 所述高速分散机的速度范围为100 8000转/分。 所述所采用聚乙烯吡咯烷酮的类型为K15、 K30、 K60或K90。 所述超低温冰箱中冷冻的温度范围为-5°C -80°C。 所述壳聚糖交联剂为戊二醛、乙二醛、聚乙二醇双縮水甘油醚或聚丙三 醇三縮水甘油醚。
7本发明与现有技术相比较有如下突出的优点
1、 本发明首次将半互穿聚合物网络支架的制备技术成功应用到HA/壳聚 糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备中，通过PVP的桥梁作用，使得羟基磷 灰石颗粒在壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络基体中分散良好，并与基体之间形 成了有效、稳定的键合，且羟基磷灰石在壳聚糖基体中颗粒呈现定向排列， 从而在结构和功能上实现纳米羟基磷灰石与壳聚糖/PVP基体的有效复合。
2、 本发明采用以羟基磷灰石溶胶的形式与壳聚糖基体复合，克服了现有 技术中以羟基磷灰石粉末形式，采用普通机械搅拌混合制备的纳米羟基磷灰 石/壳聚糖支架中存在着羟基磷灰石与壳聚糖基体之间无法形成有效键合，以 及羟基磷灰石颗粒只能松散的分布于壳聚糖框架内，并不能实现纳米羟基磷 灰石与壳聚糖的有效复合的问题；同时有效地解决了壳聚糖缺乏骨键合生物 活性的问题。
3、 由于半互穿聚合物网络可以同时具有一般物理共混、接枝、嵌段聚合 物的优异性能，因而本发明制备的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络骨组织 工程支架，解决了壳聚糖单独使用时的力学性能不够理想的问题，改善了壳 聚糖的亲水性，增强了壳聚糖的稳定性，也在一定程度上解决了壳聚糖降解 慢的问题。
4、 本发明采用具有优良的分散稳定性，良好的生物相容性和生理安全性 的聚乙烯吡咯垸酮作为模板剂、分散剂和改性剂，同时与壳聚糖形成半互穿 聚合物网络作为基体，在改善材料性能的同时不至于引起的生理毒性的问题。
5、 本发明制备工艺简单，操作简捷，易于推广应用。
具体实施例方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但实施方式并不仅限 于此。
实施例1
一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法包括以下步骤及 其工艺条件-
步骤一HA溶胶的制备 (1)以聚乙烯吡咯垸酮(PVP K15)同时为模板剂、分散剂、改性剂；(2) 使用去离子水配制含硝酸钙0.01mol/L,磷酸氢二铵0.006mol/L 的溶液，然后将O. lg PVP K15加入到上述硝酸钙溶液中充分溶解；
(3) 采用100转/分的高速分散机，在氨水控制体系pH值为10. 6条件 下，将上述(1) 、 (2)的物料充分进行混合，形成纳米羟基磷灰石溶胶， 使该纳米羟基磷灰石溶胶体系中钙磷摩尔比达1.6:1，按质量百分比计聚乙 烯吡咯垸酮含量为0.01%;
步骤二 HA溶胶的陈化
上述HA溶胶在常温(20°C)下，自然放置陈化24小时，然后用去离子 水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶；
步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用质量百分比浓度为2%醋酸溶液配制质量百分比为1%的壳聚糖溶
液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为0. 1:1的比例将PVP K15加入到上 述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3) 将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采 用高速分散机以100转/分的速度分分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中 上述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质:HA溶胶的质量比为0.1:1;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入戊二醛溶液在常温 下搅拌交联12h，按质量百分比计戊二醛交联剂含量为混合液的0. 01%;
(5) 将上述(4)的交联后HA/壳聚糖/PVP的混合液减压除去气泡后注 入模型后置于-5'C的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻 干燥24小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架；
步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理
(1) 首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用质量百分比浓度为 0.5%的氨水浸泡1小时，然后再用去离子水浸泡6小时，每半小时换一次水；
(2) 将清洗后的支架材料放回模型，再次放入-5"C的超低温冰箱中冷冻 24小时后，转入冷冻干燥机中冷冻干燥24小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP 半互穿聚合物网络支架。
实施例2
一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法包括以下步骤及
9其工艺条件-
步骤一HA溶胶的制备
(1) 以PVP K30同时为模板剂、分散剂、改性剂；
(2) 使用质量百分比0.5X的PVP K30水溶液配制含硝酸钙0. lmol/L， 磷酸氢二钠0. 06mol/L的溶液；
(3) 采用1000转/分的高速分散机，在氢氧化钠控制体系pH值为11的 条件下，将上述(1) 、 (2)的物料充分进行混合，形成HA溶胶，使该HA 溶胶体系中钙磷摩尔比达1. 65:1 ，按质量百分比计PVP含量为0.5%;
步骤二 HA溶胶的陈化
将上述HA溶胶移入加热蒸发回流装置，在5(TC蒸发回流36小时陈化， 然后用去离子水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶； 步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用质量百分比浓度为2%醋酸溶液配制质量百分比为1.5%的壳聚糖
溶液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为0. 25:1的比例将PVP K30加入到上 述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3) 将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采 用高速分散机以1000转/分的速度分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中 上述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质:HA溶胶的质量比为0.25:1;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入乙二醛溶液在常温 下搅拌交联12h，按质量百分比计乙二醛交联剂含量为混合液的0. 05%;
(5) 将上述(4)的交联后HA/壳聚糖/PVP的混合液减压除去气泡后注 入模型后置于-l(TC的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷 冻干燥36小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架；
步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理
(1) 首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用质量百分比浓度为 0.005mol/L的氢氧化钠溶液浸泡2小时，然后再用去离子水浸泡6小时，至 少每半小时换一次水；
(2) 将清洗后的支架材料放回模型，再次放入-l(TC的超低温冰箱中冷 冻24小时后，转入冷冻干燥机中冷冻干燥36小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架。
实施例3
一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法包括以下步骤及 其工艺条件
步骤一HA溶胶的制备
(1) 以PVP K60同时为模板剂、分散剂、改性剂；
(2) 使用质量百分比5Q/^的PVPK60水溶液配制含硝酸钙0.5mol/L，磷 酸氢二钾0. 3mol/L的溶液；
(3) 采用2000转/分的高速分散机，在氢氧化钾控制体系pH值为11. 5 条件下，将上述(1) 、 (2)的物料充分进行混合，形成HA溶胶，使该HA 溶胶体系中钙磷摩尔比达1. 67:1，按质量百分比计PVP含量为5%;
步骤二 HA溶胶的陈化
将上述羟基磷灰石溶胶移入加热蒸发回流装置，在7(TC蒸发回流48小 时陈化，然后用去离子水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶； 步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用质量百分比浓度为2%醋酸溶液配制质量百分比为2%的壳聚糖溶
液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为0. 65:1的比例将PVP (K60)加入到 上述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3) 将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采 用高速分散机以2000转/分的速度分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中 上述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质:HA溶胶的质量比为1:1;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入聚乙二醇双縮水甘 油醚溶液在常温下搅拌交联24h，按质量百分比计聚乙二醇双縮水甘油醚交 联剂含量为混合液的O. 1%;
(5) 将上述(4)的交联后HA/壳聚糖/PVP的混合液减压除去气泡后注 入模型后置于-2CTC的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷 冻干燥48小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架；
步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理 (1)首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用0. 5mol/L的氢氧化钾溶液浸泡3小时，然后再用去离子水浸泡6小时，至少每半小时换一次 水；
(2)将清洗后的支架材料放回模型，再次放入-2(TC的超低温冰箱中冷 冻24小时后，转入冷冻干燥机中冷冻干燥48小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP 半互穿聚合物网络支架。 实施例4
一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法包括以下步骤及
其工艺条件
步骤一HA溶胶的制备
(1) 以PVP K90同时为模板剂、分散剂、改性剂；
(2) 使用去离子水配制含氢氧化钙lmol/L，磷酸0.6mol/L的溶液，然 后分别将5g PVP K90加入到上述硝酸钙和磷酸中充分溶解；
(3) 采用5000转/分的高速分散机，在氢氧化钾控制体系pH值为12的 条件下，将上述(1) 、 (2)的物料充分进行混合，形成HA溶胶，使该HA 溶胶体系中钙磷摩尔比达1.67:1,按质量百分比计PVP含量为10%;
步骤二 HA溶胶的陈化
将上述羟基磷灰石溶胶移入加热蒸发回流装置，在9(TC蒸发回流60小 时陈化，然后用去离子水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶； 步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用质量百分比浓度为2%醋酸溶液配制质量百分比为3%的壳聚糖溶
液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为1:1的比例将PVP (K90)加入到上 述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采用 高速分散机以5000转/分的速度分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中上 述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质:HA溶胶的质量比为4:l;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入聚丙三醇三縮水甘 油醚溶液在常温下搅拌交联24h，按质量百分比计聚丙三醇三縮水甘油醚交 联剂含量为混合液的0.5%;
(5) 将上述(4)的交联后HA/壳聚糖/PVP的混合液减压除去气泡后注入模型后置于-65。C的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷 冻干燥48小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架； 步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理
(1) 首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用lmol/L的碳酸氢 钠溶液浸泡3小时，然后再用去离子水浸泡6小时，至少每半小时换一次水；
(2) 将清洗后的支架材料放回模型，再次放入-65'C的超低温冰箱中冷 冻24小时后，转入冷冻干燥机中冷冻干燥48小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP 半互穿聚合物网络支架。
实施例5
一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法包括以下步骤及 其工艺条件
步骤一HA溶胶的制备
(1) 以PVP K90同时为模板剂、分散剂、改性剂；
(2) 使用去离子水配制含氢氧化钙3mol/L，磷酸氢二钾1. 8mol/L的溶 液，然后将50g PVP K90加入到上述磷酸氢二钾中充分溶解；
(3) 采用8000转/分的高速分散机，在氨水控制体系pH值为12条件下， 将上述(1) 、 (2)的物料充分进行混合，形成HA溶胶，使该HA溶胶体系 中钙磷摩尔比达1.7:1，按质量百分比计PVP含量为50%;
步骤二 HA溶胶的陈化
上述溶胶在10(TC的温度下放置，陈化48小时，然后用去离子水充分洗 涤溶胶，然后用去离子水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶； 步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型
(1) 用质量百分比浓度为2%醋酸溶液配制质量百分比为4%的壳聚糖溶
液；
(2) 按PVP:壳聚糖溶质的质量比为2. 5:1的比例将PVP K90加入到上 述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；
(3) 将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采 用高速分散机以8000转/分的速度分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中 上述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质:HA溶胶的质量比为9:l;
(4) 在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入戊二醛溶液在常温下搅拌交联12h，按质量百分比计戊二醛交联剂含量为混合液的1%;
(5)将上述(4)的交联后HA/壳聚糖/PVP的混合液减压除去气泡后注 入模型后置于-8(TC的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷 冻干燥48小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架； 步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理
(1) 首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用0. 05mol/L的磷酸 氢二钠溶液浸泡3小时，然后再用去离子水浸泡6小时，至少每半小时换一 次水；
(2) 将清洗后的支架材料放回模型，再次放入-8(TC的超低温冰箱中冷 冻24小时后，转入冷冻干燥机中冷冻干燥48小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP 半互穿聚合物网络支架。
权利要求
1、HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法，其特征在于包括以下步骤及其工艺条件步骤一HA即纳米羟基磷灰石溶胶的制备(1)以PVP即聚乙烯吡咯烷酮同时为模板剂、分散剂和改性剂；(2)配制0.01～3mol/L的钙盐和0.006～1.8mol/L的磷酸盐溶液或配制0.01～3mol/L的钙盐溶液和0.006～1.8mol/L的磷酸；(3)采用高速分散机，在碱液控制体系中，将上述(1)、(2)的物料充分进行混合，形成HA溶胶；该HA溶胶体系中钙磷摩尔比达1.6～1.7∶1，按质量百分比计PVP含量为0.01～50％；步骤二HA溶胶的陈化上述溶胶在20～100℃的温度下陈化至少24小时，然后用去离子水充分洗涤溶胶得到颗粒定向排列的HA溶胶；步骤三HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的成型(1)用醋酸溶液配制质量百分比为1％～4％的壳聚糖溶液；(2)按PVP∶壳聚糖溶质的质量比为0.1～2.5∶1的比例将PVP加入到上述(1)的壳聚糖溶液中充分混合后得到壳聚糖/PVP的共混液；(3)将步骤二的HA溶胶与上述(2)的壳聚糖/PVP的共混液混合并采用高速分散机分散得到HA/壳聚糖/PVP的混合液，其中上述(2)的壳聚糖/PVP共混液的溶质∶HA溶胶的质量比为0.1～9∶1；(4)在上述(3)的HA/壳聚糖/PVP的混合液中加入壳聚糖交联剂在常温下搅拌交联至少12h，按质量百分比计壳聚糖交联剂含量为混合液的0.01～1％；(5)将上述(4)的交联后的混合液减压除去气泡后注入模型，并置于超低温冰箱中冷冻至少24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥至少24小时，即得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架；步骤四HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的后处理(1)首先将HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架用碱液或缓冲溶液浸泡1～3小时，然后再用去离子水浸泡至少6小时，至少每半小时换一次水；(2)将清洗后的支架材料放回模型，再次放入超低温冰箱中冷冻至少24小时，并转入冷冻干燥机中冷冻干燥至少24小时，最后得到HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架。
2、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于步骤一 (3)所述的物料混合，聚乙烯吡咯垸酮的加入有以下两种方式，择一使用-(1) 将PVP加入到钙盐或磷酸盐溶液或磷酸中，或加入到钙盐和磷酸盐或磷酸的混合溶液中；(2) 先配制PVP水溶液，再用PVP水溶液配制钙盐和磷酸盐或磷酸溶液。
3、 根据权利要求1或2所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的 制备方法，其特征在于所述钙盐为硝酸钙或氢氧化钙；磷酸盐采用磷酸氢二 铵、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾。
4、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于步骤二所述陈化有以下两种方式，择一使用(1) 将纳米羟基磷灰石溶胶自然放置陈化；(2) 将纳米羟基磷灰石溶胶移入加热蒸发回流装置陈化。
5、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于所述碱液控制体系pH值大于10. 5;所述碱液为氨水、氢 氧化钠或氢氧化钾溶液。
6、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于所述缓冲溶液为磷酸氢二钠或碳酸氢钠溶液。
7、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于所述高速分散机的速度范围为100 8000转/分。
8、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于所述所采用聚乙烯吡咯烷酮的类型为K15、 K30、 K60或K90。
9、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备 方法，其特征在于所述超低温冰箱中冷冻的温度范围为-5 °C -80°C 。
10、 根据权利要求1所述的HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制 备方法，其特征在于所述壳聚糖交联剂为戊二醛、乙二醛、聚乙二醇双縮水 甘油醚或聚丙三醇三縮水甘油醚。
全文摘要
本发明公开了一种HA/壳聚糖/PVP半互穿聚合物网络支架的制备方法。该法首先在碱液控制体系中充分混合，形成PVP含量为0.01～50％(质量)的溶胶体系；经陈化洗涤得HA溶胶，再与PVP∶壳聚糖溶质的质量比为0.1～2.5∶1的共混液混合，所得共混液的溶质∶HA溶胶质量比为0.1～9∶1的混合液投入高速分散机混合交联；注入模具经后处理得到支架。本法制备的HA在壳聚糖/PVP的半互穿聚合物网络基体中均匀分散并与基体形成有效键合且呈现定向排列，从而在结构和功能上实现纳米羟基磷灰石与基体的有效复合，也有效地克服了壳聚糖材料的缺陷，提高了支架的使用性能。本法工艺简单，操作简捷，易于推广应用。
文档编号A61L27/12GK101584887SQ200910141569
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月31日 优先权日2008年7月31日
发明者宁成云, 尹兆益, 王迎军, 强 马 申请人:华南理工大学;广州南枫生物科技有限公司
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