專利名稱：一種木材表面復(fù)合羥基磷灰石涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木材表面復(fù)合羥基磷灰石涂層的方法，屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用于診斷、治療或替換人體病損組織、器官或增進(jìn)其功能的生物醫(yī)用材料關(guān)系到國民的身體健康。其中，對(duì)骨組織進(jìn)行修復(fù)和替換的生物材料研究更是受到了材料界和醫(yī)學(xué)界的高度重視。近年來，隨著生物醫(yī)用材料和骨組織學(xué)科的不斷發(fā)展，生物醫(yī)用材料在骨科領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣。目前在臨床上使用的生物醫(yī)用材料種類繁多。但很多材料往往因其與人體骨的力學(xué)性能參數(shù)不吻合、生物相容性差、缺乏生物活性等種種原因而限制了自身的發(fā)展。生物活性陶瓷是指一類具有良好生物相容性，可與骨形成化學(xué)鍵合的陶瓷材料。這類材料與骨組織的結(jié)合界面很少會(huì)形成纖維性包裹層，其釋放的離子或降解產(chǎn)物對(duì)機(jī)體無害并可部分或全部參與機(jī)體的代謝過程，對(duì)組織的修復(fù)具有誘導(dǎo)作用。廣義上，生物活性陶瓷包括了羥基磷灰石、磷酸三鈣、磷酸鈣骨水泥、生物活性玻璃和生物活性微晶玻璃等無機(jī)材料。但陶瓷材料大都脆性大，抗折、抗沖擊強(qiáng)度低，一般只能應(yīng)用于非承重骨的修復(fù)替換。因此需要開發(fā)一種新型的生物活性陶瓷復(fù)合材料，使其具有良好的生物活性、生物相容性、與人體硬組織力學(xué)性能相匹配、多級(jí)連通孔隙結(jié)構(gòu)和可調(diào)控降解等特性。我國全國森林面積為17490. 92萬平方公里，森林覆蓋率達(dá)18. 21%，位列全球第5 位，人工林面積居世界首位。木材來源廣、成本低、環(huán)境友好，有良好的生物相容性和連通的多孔結(jié)構(gòu)；木材中含有大量-OH可以和人體組織發(fā)生鍵合；它的機(jī)械性能和人類骨的機(jī)械性能，特別是彈性模量相近……利用木材的這些特點(diǎn)，再與上述的生物活性陶瓷相結(jié)合，即在木材表面沉積磷酸鈣類生物活性陶瓷(仿生礦化)，就為新型醫(yī)用仿生材料一人工骨的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。近年來，生物質(zhì)材料的仿生礦化主要在材料表面接枝改性并在模擬體液中進(jìn)行培養(yǎng)。此方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于能在材料表面形成穩(wěn)定的類似于人體骨骼中礦物質(zhì)的磷灰石，但實(shí)驗(yàn)周期長，涂層厚度薄，通常只有幾微米到幾十微米。本專利采用了一種簡單可行的方法可實(shí)現(xiàn)在木材表面復(fù)合羥基磷灰石涂層，實(shí)驗(yàn)周期短、效率高、成本低、 涂層厚度可調(diào)、具有實(shí)際操作性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種在木材表面復(fù)合羥基磷灰石涂層的方法，為進(jìn)一步合成新型人工骨骼材料奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明的原理海藻酸鈉與羥基磷灰石中的鈣離子交聯(lián)產(chǎn)生親水性凝膠，通過較強(qiáng)的氫鍵和 丐橋與木材的纖維素結(jié)合，從而將輕基磷灰石復(fù)合在木材表面，由于該凝膠的稠度和伸展性都與天然的胞外基質(zhì)相似，此復(fù)合材料具有良好的生物相容性。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
木材表面復(fù)合羥基磷灰石涂層的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將直徑為O.5-4cm的新鮮木材煮沸30-50分鐘，去皮，切割成圓柱形，在橫截面和側(cè)面上打孔，用直徑Imm的鉆頭豎向打孔1-10個(gè)，橫向打孔5_20個(gè)，使木材形成連通的框架結(jié)構(gòu)，孔徑為O. 3-1. 5 mm，并使其穿透木材，形成連通的框架結(jié)構(gòu)；
(2)將打孔以后的木材用無水乙醇浸泡2-4周,在30-45°C干燥,直至恒重；
(3)取O.5-2g納米級(jí)棒狀羥基磷灰石加入5-10mL濃度為O. 5-2%的海藻酸鈉溶液中， 充分?jǐn)嚢杌靹虺扇闈嵋海?br> (4)將干燥的木塊放入第(3)步中得到的乳濁液中，浸沒振蕩30-60分鐘，超聲處理2-3 小時(shí)，使懸濁物充分進(jìn)入框架內(nèi)，在30-45°C干燥直至恒重，即可。本發(fā)明的有益效果
I、環(huán)境友好以木材和海藻酸鈉為主要原料，耗能低，不會(huì)造成二次污染。2、原料易得，成本低廉木材相較于傳統(tǒng)的生物醫(yī)用金屬材料、生物醫(yī)用高分子材料等具有來源廣、成本低等優(yōu)點(diǎn)。3、良好的生物相容性經(jīng)過處理后的木材與傳統(tǒng)金屬或高分子材料相比，在生物相容性方面有了很大提高。并且，海藻酸鈉本身沒有生物毒性，這就為今后的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。4、實(shí)用性強(qiáng)克服了單一材料的缺點(diǎn)，結(jié)合了不同材料各自特有的優(yōu)勢(shì)，因而使其與人類骨骼特征更為相似，性能更加優(yōu)越，實(shí)用性更強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明
1、取新鮮的女貞木樹枝一段，直徑約Icm,長I.5cm ；
2、將木材在沸水中煮I小時(shí),木材去皮，自然風(fēng)干；
3、打孔用直徑Imm的鉆頭豎向打孔I個(gè)，橫向打孔10個(gè)，使木材形成連通的框架結(jié)
構(gòu)；
4、用50ml無水乙醇浸泡2周,40攝氏度干燥；
5、取Ig納米級(jí)棒狀輕基磷灰石加入5mLl.0% (w/w)的海藻酸鈉溶液中，充分?jǐn)嚢杌靹虺扇闈嵋海?br> 將干燥好的木塊浸沒到第5步中配好的乳濁液中，振蕩40min超聲2小時(shí)，使懸濁物充分進(jìn)入框架內(nèi)，干燥即可。干燥過程中翻轉(zhuǎn)木塊數(shù)次，形成均勻具有一定厚度的涂層。
權(quán)利要求
1.一種木材表面復(fù)合羥基磷灰石涂層的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將直徑為O.5-4cm的新鮮木材煮沸30-50分鐘，去皮，切割成圓柱形，在橫截面和側(cè)面上打孔，孔徑為O. 3-1.5 _，，并使其穿透木材，形成連通的框架結(jié)構(gòu)；(2)將打孔以后的木材用無水乙醇浸泡2-4周,在30-45°C干燥,直至恒重；(3)取O.5-2g納米級(jí)棒狀羥基磷灰石加入5-10mL濃度為O. 5-2%的海藻酸鈉溶液中， 充分?jǐn)嚢杌靹虺扇闈嵋海?4)將干燥的木塊放入第(3)步中得到的乳濁液中，浸沒振蕩30-60分鐘，超聲處理2-3 小時(shí)，使懸濁物充分進(jìn)入框架內(nèi)，在30-45 °C干燥直至恒重，即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種木材表面復(fù)合羥基磷灰石涂層的方法，包括以下步驟將一定濃度的海藻酸鈉溶液與納米級(jí)羥基磷灰石混合攪拌均勻，加入到木材框架中，充分振蕩混合，超聲分散后，可得到附著力強(qiáng)、分散性好的羥基磷灰石/木材復(fù)合材料。該材料具有成本低、環(huán)境友好、生物活性高、生物相容性好、與人體骨組織相匹配的力學(xué)性能以及多級(jí)連通孔隙結(jié)構(gòu)等特性；為人工骨骼方面的研究提供了一種新的制備方法。
文檔編號(hào)B27K3/52GK102581896SQ20121005970
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者吳正巖, 張彩麗, 張桂龍, 張靜, 王寧, 程珺潔, 蔡傳杰, 蔡冬清 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院