先进制造技术

本发明涉及生物骨传导和骨修复材料技术领域，公开了一种生物硬组织替代和修复材料及其制备方法，其组分按质量比包括：纳米羟基磷灰石，1～25份；聚甲基丙烯酸甲酯，100份；聚乳酸，1～25份；引发剂，0.25～0.35份；偶联剂，0.16～4.31份。其制备方法为，将生成羟基磷灰石的前驱体硝酸钙、磷酸氢二铵分散在甲基丙烯酸甲酯单体与卵磷脂的混合溶液中，使羟基磷灰石的原位沉析与聚甲基丙烯酸甲酯的原位聚合同时进行，生成预聚体；再将聚乳酸与所得预聚体进行共混聚合，生成三元复合材料；最后注入模具中真空加热固化，加工成型。该复合材料相界面结合良好，无机纳米颗粒粒径小、分散均匀，是一种性能优异的人工骨复合材料。

全世界骨缺损和骨替代材料的需求以每年增加10.3%的速度迅速增长，人工合成骨缺损和骨替代材料成为现代医学的必然选择。其中用量较多的包括羟基磷灰石（HA）、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )、聚乳酸(PLA)等。译

[0003] 在原材料的选择上，羟基磷灰石（HA）的结构、组成与天然骨极为相似，是构成人体硬组织无机质的主要成分，能与骨组织形成牢固的生物键合。但由于羟基磷灰石的脆性较大，不能作为承重骨单独使用。聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA ) 是应用最早的医用高分子材料之一，其特点是与机体的相容性较好、比密度低、强度较高、成本低、加工成型方便，因而在人工骨医用复合材料领域得到了广泛应用，成为羟基磷灰石填充基体的理想材料；但作为骨组织支撑材料，其抗冲击性一般，在骨组织界面易形成纤维组织，不利于骨纤维长入。聚乳酸(PLA)作为美国食品药物管理局(FDA) 最早批准的一种合成高分子，具有韧性好、强度高、无毒、与人体相容性好等优点，正好可以填补纳米羟基磷灰石（HA）-聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )脆性大，抗冲击性能差的缺陷，同时还提高了复合材料的生物相容性。译

[0004] 但单一的骨修复材料在成分、结构稳定性、力学性能和生物相容性方面远不能满足市场的巨大需求，有机-无机复合材料可以实现不同材质之间的优势互补，克服单一材料的缺陷。

本发明提供一种生物硬组织替代和修复材料及其制备方法，采用原位沉析与原位聚合的反应方式，将羟基磷灰石的反应原料硝酸钙、磷酸氢二铵分散在聚合物单体中，使得无机纳米粒子与聚合物同时反应，一次性聚合成型，纳米羟基磷灰石在生成的过程中，经卵磷脂改性通过表面化学键参与到有机材料的聚合过程中，使得无机纳米粒子更好地均匀分散在复合材料中保持基体性能的稳定的同时也使复合材料具有更好的界面结合。之后在羟基磷灰石-聚甲基丙烯酸甲酯预聚体中通过机械共混的方法，加入聚乳酸，使材料混合均匀，共聚成羟基磷灰石-聚甲基丙烯酸甲酯-聚乳酸三元复合材料。该复合材料界面结合良好，羟基磷灰石粒子均匀的包裹在有机聚合物基体中形成微相分离结构；具有良好的热稳定性；三元复合材料兼备三种材料的优点，具有良好的生物相容性、比密度低、强度高、生物降解性好，很好地弥补了单种材料的缺陷。