本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料，具體涉及一種納米針狀羥基磷灰石及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、骨植入材料在臨床應(yīng)用中面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中材料的成骨性能一直是骨科植入性醫(yī)療器械的核心臨床需求。然而對于感染性骨缺損和骨植入材料所引發(fā)的感染問題，由于細菌感染常影響骨缺損的正常愈合，給臨床治療帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)一種兼具抗菌和成骨性能的骨植入材料，對于骨科臨床，尤具是對于感染性骨缺損的治療有重要意義。

2、納米羥基磷灰石(hydroxyapatite,ha)作為人體骨組織與牙體硬組織的主要無機成分，憑借其與天然骨基質(zhì)的高度仿生特性，展現(xiàn)出卓越的生物相容性、成骨誘導(dǎo)活性及骨整合能力，在骨缺損修復(fù)與再生等骨組織工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。此外，納米ha由于其高比表面積和強吸附性，能夠負載抗菌藥物，發(fā)揮抗菌作用。研究表明，載抗生素羥基磷灰石的應(yīng)用可以在釋放抗生素治療感染的同時，有效地修復(fù)骨缺損。然而，長期或過量使用抗生素易誘發(fā)細菌耐藥性形成，不僅顯著降低抗菌療效，更可能加速“超級細菌”的進化，為骨感染的治療帶來了新的挑戰(zhàn)。近年來，抗菌材料表面設(shè)計策略的出現(xiàn)為替代抗生素、防止細菌耐藥性發(fā)展提供了極大的可能性。因此，開發(fā)一種具有抑制細菌在材料表面附著或直接將細菌殺死的納米羥基磷灰石是亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種納米針狀羥基磷灰石的制備方法。該制備方法首先將溶膠-凝膠法合成的生物活性玻璃納米顆粒均勻負載于光敏樹脂中，合成具有生物活性位點的生物活性基底材料。進一步經(jīng)過簡單的低溫浸泡處理在生物活性基底材料表面原位生成一種形貌均勻、高長徑比的納米針狀羥基磷灰石。該納米針狀羥基磷灰石能夠利用表面機械應(yīng)力殺死附著在表面的細菌，同時發(fā)揮促成骨性能。該納米針狀羥基磷灰石彌補了抗菌藥物產(chǎn)生的細菌耐藥性，在治療感染性骨缺損方面具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

2、本發(fā)明的第二目的在于提供由上述方法制備得到的一種納米針狀羥基磷灰石，該納米針狀羥基磷灰石具有獨特的形貌和功能，能夠同時實現(xiàn)抗菌和促成骨的雙重作用，適用于感染性骨缺損修復(fù)、骨組織工程等領(lǐng)域。

3、本發(fā)明的第三目的在于提供上述納米針狀羥基磷灰石的應(yīng)用。

4、本發(fā)明的首要目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

5、一種納米針狀羥基磷灰石的制備方法，包括如下制備步驟，

6、(1)生物活性玻璃納米顆粒的制備：將十六烷基三甲基溴化銨溶解在去離子水中，攪拌溶解后加入乙酸乙酯形成微乳液滴，然后加入氨水繼續(xù)攪拌，混合均勻后緩慢加入正硅酸四乙酯和四水硝酸鈣攪拌，離心洗滌，渦旋分散，干燥，得到生物活性玻璃納米顆粒；

7、(2)生物活性基底材料的制備：將步驟(1)所得生物活性玻璃納米顆粒和光敏樹脂避光條件下攪拌混勻，通過紫外光固化處理獲得具有生物活性位點的生物活性基底材料；

8、(3)將步驟(2)所得生物活性基底材料進行低溫浸泡處理，表面原位生成納米針狀羥基磷灰石。

9、優(yōu)選地，步驟(1)中所述十六烷基三甲基溴化銨、去離子水、乙酸乙酯、氨水、正硅酸四乙酯及四水硝酸鈣的質(zhì)量體積比為0.5～1.0g：30～40ml：8～12ml：0.4～0.6ml：3.0～4.0ml：2.0～3.0g；所述氨水的質(zhì)量分數(shù)是28％～30％。

10、優(yōu)選地，步驟(1)中滴加乙酸乙酯和氨水各攪拌10～30min，攪拌速率100～300rpm；步驟(1)中緩慢加入正硅酸四乙酯和四水硝酸鈣，時間為30～40min，攪拌時間為4～6h，攪拌速率100～300rpm。

11、優(yōu)選地，步驟(1)中所述離心洗滌是指用無水乙醇、去離子水交替離心洗滌3～5次，其中，離心轉(zhuǎn)速為5000～10000轉(zhuǎn)/min，時間為15～30min；所述渦旋分散的功率為30～90w，時間為3～5min；所述干燥指50～80℃下烘干，時間為12～24h；所述煅燒溫度為550℃～650℃，時間為3～6h，升溫速度為2℃/min～5℃/min。

12、優(yōu)選地，步驟(2)中所述生物活性玻璃納米顆粒與光敏樹脂的質(zhì)量百分比為25～35：65～75。

13、優(yōu)選地，步驟(2)中所述光敏樹脂由丙烯酸酯類單體40～60wt％、光引發(fā)劑1～5wt％及稀釋劑40～60wt％室溫避光混合攪拌制備而成；所述室溫避光混合攪拌速度為200～500rpm，攪拌時間為10～30min。

14、優(yōu)選地，所述丙烯酸酯類單體為甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸羥乙酯中的一種；所述光引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(irgacure?1173)或苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(tpo)中的一種；所述稀釋劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯(egdma)或1,6-己二醇二丙烯酸酯(hdda)中的一種。

15、優(yōu)選地，步驟(2)中所述紫外光固化處理為使用輻射度為50-100mw/cm2，在生物活性基底材料表面0～1mm照射10～30s。

16、優(yōu)選地，步驟(2)中所述具有生物活性位點的生物活性基底材料可定制形狀與尺寸。

17、優(yōu)選地，步驟(3)中低溫浸泡處理流程為：在溫度為37～37.5℃，將生物活性基底材料浸泡在處理液中3～21d，所述生物活性基底材料和處理液的配比為15～20mm2：1ml；所述處理液由1.50～3.00mmol/l?cacl2，0.90～1.80mmol/l?kh2po4和50.00～80.00mmol/lkcl混合組成；所述處理液的ph為7.4～8.5；所述處理液的ph由15.00～20.00mmol/l?4-羥乙基哌嗪乙磺酸(hepes)或tris-hcl緩沖液調(diào)節(jié)；所述tris-hcl主要成分是三羥甲基氨基甲烷(tris)和鹽酸(hcl)。

18、進一步優(yōu)選地，還可以將步驟(3)制備得到的納米針狀羥基磷灰石晶體浸入0.1～1.0mol/l?agno3或zn(no3)2溶液中進行離子交換，引入ag+或zn2+，干燥后獲得抗菌性能更優(yōu)異的納米針狀羥基磷灰石。

19、本發(fā)明的第二目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

20、一種納米針狀羥基磷灰石，由上述制備方法制備得到。

21、本發(fā)明的第三目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

22、一種納米針狀羥基磷灰石在骨缺損修復(fù)、骨組織工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。

23、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點及有益效果：

24、(1)本發(fā)明以溶膠凝膠法合成的生物活性玻璃納米顆粒為主體，利用光敏樹脂為載體制備了具有一定生物活性位點的生物活性基底材料，進一步通過簡單的低溫浸泡處理原位生成一種形貌均勻、高長徑比的納米針狀羥基磷灰石。

25、(2)本發(fā)明制備的生物活性基底材料可定制形狀和尺寸，在其表面原位生成的納米針狀羥基磷灰石結(jié)合力強，顯著拓展了其在骨組織工程、牙科修復(fù)、藥物緩釋系統(tǒng)及仿生材料等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

26、(3)本發(fā)明制備的納米針狀羥基磷灰石能夠更好地模擬天然骨組織的微觀結(jié)構(gòu)和生物活性，兼具抗菌性能和促成骨性能，在治療感染性骨缺損方面具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

27、(4)本發(fā)明的制備方法工藝簡單，原料成本較低，有利于規(guī)模化生產(chǎn)。