一种钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法

allin2025-05-15  39


本发明涉及纳米活性粒子改性,具体涉及一种钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法。


背景技术:

1、钙磷盐纳米活性粒子因其化学组成与骨组织无机相相似,同时具有良好的生物相容性、骨传导性及骨诱导性,是目前应用最为广泛的骨组织工程材料之一。但因其加工性较差及自身脆性明显的缺点,通常与可吸收聚酯复合用于骨固定及修复,可以避免金属植入物二次手术取出的弊端。

2、在制备钙磷盐/可吸收聚酯复合材料时,钙磷盐纳米活性粒子一方面具有较高的比表面积与表面能,极易团聚,难以在可吸收聚酯中实现均匀分散;另一方面因其是亲水性的无机粒子,与疏水的有机聚酯之间难以产生牢固的结合,一定程度上限制了复合材料的力学性能。

3、为解决上述问题,过去采用最多的方法是原位引发单体聚合技术。kristinal.goranova等人以snoct2为催化剂,以ha自身为引发剂,和d,l-la单体一同投入甲苯中111℃聚合反应3小时,通过调节单体与催化剂的比例来调控ha表面接枝pdlla的分子量,其中,最优组mn为6100da。(10.3390/molecules26020424)同样,min wang等人以相同的方式将snoct2、ha和d-la单体也一同投入在甲苯中120℃聚合反应48h制备了ha-g-pdla,经计算接枝分子量约为8100da。(10.1007/s10118-020-2374-1)由此可见,该方法虽能利用自身的羟基引发单体反应,逐步长成聚合物,但反应时间长,接枝效率低,且接枝分子链长度较短,导致材料力学强度提高不明显甚至降低。此外,硅烷偶联剂、异氰酸酯、硬脂酸、棕酮酸等试剂的表面修饰虽也能改善上述问题,但外来物质的引入会影响到材料的生物相容性。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,基于熔融酯交换反应直接接枝可吸收聚酯大分子的钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,所得改性钙磷盐纳米活性粒子表面能低,分散性好;接枝分子链长,界面结合力强;无外来物质引入,生物相容性好。同时,本发明反应时间短,接枝效率高,适用于工业化放大生产。

2、本发明实现目的之一所采用的方案是:一种钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,包括以下步骤:

3、s1、提供一种共混物a,所述共混物a由钙磷盐纳米活性粒子与可吸收聚酯复合而成;

4、s2、将所述共混物a投入到高温真空的环境中进行熔融酯交换反应得到共混物b;

5、s3、对所述共混物b进行提纯,经溶解、洗涤、离心、干燥得到表面改性钙磷盐纳米活性粒子。

6、优选地,所述步骤s1中,钙磷盐纳米活性粒子选自β-磷酸三钙纳米粒子、羟基磷灰石纳米粒子中的一种或两种。

7、优选地,当钙磷盐纳米活性粒子为β-磷酸三钙纳米粒子时,先进行质子化改性后再与可吸收聚酯复合。

8、优选地,采用5%稀磷酸溶液进行质子化改性。

9、优选地,所述步骤s1中,可吸收聚酯选自左旋聚乳酸、外消旋聚乳酸、聚乳酸乙醇酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚三亚甲基碳酸酯中的一种或几种。

10、优选地,所述步骤s1中,共混物a中纳米活性粒子的质量分数为10wt%-90wt%。

11、优选地,所述步骤s2中,熔融酯交换反应选自在可吸收聚酯熔点以上,钙磷盐纳米活性粒子去羟基化温度以下的区间中反应。

12、优选地,所述步骤s2中,熔融酯交换反应的温度为150-170℃。

13、优选的,所述熔融酯交换反应场所可选自在反应烧瓶、真空烘箱或螺杆挤出机中进行。

14、优选地,所述步骤s2中,熔融酯交换反应时间为0.1-5h。

15、优选的,所述对共混物b进行提纯,洗涤次数不少于三次,以彻底清除未被接枝的聚酯。

16、本发明具有以下优点和有益效果:

17、本发明以分子量较高的可吸收聚酯作为钙磷盐纳米粒子的改性基体,在高温真空的环境中,基于熔融酯交换反应将可吸收聚酯大分子直接接枝到钙磷盐纳米活性粒子表面,从而降低纳米粒子的表面能,提高其分散性及与聚酯间的界面结合力。相比于传统原位引发单体聚合接枝技术,该方法接枝分子链长,可以有效地在纳米粒子与聚酯之间形成锚定结构,反应时间短,接枝效率高,更适用于工业化放大生产;相比于硅烷偶联剂、异氰酸酯、硬脂酸、棕酮酸等试剂的表面修饰,该方法无外来物质的引入,具有良好的生物相容性。



技术特征:

1.一种钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,其特征在于:所述步骤s1中,钙磷盐纳米活性粒子选自β-磷酸三钙纳米粒子、羟基磷灰石纳米粒子中的一种或两种。

3.根据权利要求2所述的钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,其特征在于:当钙磷盐纳米活性粒子为β-磷酸三钙纳米粒子时,先进行质子化改性后再与可吸收聚酯复合。

4.根据权利要求3所述的钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,其特征在于:采用5%稀磷酸溶液进行质子化改性。

5.根据权利要求1所述的钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,其特征在于:所述步骤s1中,可吸收聚酯选自左旋聚乳酸、外消旋聚乳酸、聚乳酸乙醇酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚三亚甲基碳酸酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,其特征在于:所述步骤s1中,共混物a中纳米活性粒子的质量分数为10wt%-90wt%。

7.根据权利要求1所述的钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,其特征在于:所述步骤s2中,熔融酯交换反应选自在可吸收聚酯熔点以上,钙磷盐纳米活性粒子去羟基化温度以下的区间中反应。

8.根据权利要求1所述的钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,其特征在于:所述步骤s2中,熔融酯交换反应的温度为150-170℃。

9.根据权利要求1所述的钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,其特征在于:所述步骤s2中,熔融酯交换反应时间为0.1-5h。


技术总结
本发明涉及纳米活性粒子改性技术领域,具体涉及一种钙磷盐纳米活性粒子的表面改性方法,包括以下步骤:由钙磷盐纳米活性粒子与可吸收聚酯复合而成共混物a;将所述共混物a投入到高温真空的环境中进行熔融酯交换反应得到共混物b;对所述共混物b进行提纯,经溶解、洗涤、离心、干燥得到表面改性钙磷盐纳米活性粒子。本发明以分子量较高的可吸收聚酯作为钙磷盐纳米粒子的改性基体,在高温真空的环境中,基于熔融酯交换反应将可吸收聚酯大分子直接接枝到钙磷盐纳米活性粒子表面,从而降低纳米粒子的表面能,提高其分散性及与聚酯间的界面结合力。

技术研发人员:刘昌胜,李玉林,赵政,张世豪,覃朗
受保护的技术使用者:华东理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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