矿化水凝胶及仿生矿化骨修复材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种矿化水凝胶及仿生矿化骨修复材料的制备方法，该矿化水凝胶以光活化生物大分子和光活化磷酸酶为原料，通过光照射引发交联或通过自由基引发剂引发聚合交联形成水凝胶，水凝胶在矿化液中，磷酸酶能够促使磷酸盐在凝胶中均匀沉积，得到均匀矿化的矿化水凝胶。当在水凝胶制备过程中加入磷酸蛋白样分子，该磷酸蛋白样分子能够促使磷酸盐沿生物大分子的分子网络均匀沉积，得到高强度矿化水凝胶。当在水凝胶制备过程中加入磷酸蛋白样分子和细胞，可实现细胞的原位装载，能够模拟骨生理矿化过程中的酶促使磷酸盐矿化过程，从而得到具有高强度的仿生矿化骨修复材料并能实现仿生矿化骨修复材料的个性化订制，在骨组织工程领域具有广阔的应用前景。

Preparation of Mineralized Hydrogel and Biomimetic Mineralized Bone Repair Materials

The invention discloses a preparation method of mineralized hydrogel and biomimetic mineralized bone repairing material. The mineralized hydrogel takes photo activated biological macromolecule and photo activated phosphatase as raw material, initiates crosslinking by light irradiation or initiates polymerization crosslinking through free radical initiator to form hydrogels. Uniform mineralized hydrogel. When the phosphoprotein-like molecule is added to the hydrogel preparation process, the phosphoprotein-like molecule can promote the phosphate to deposit uniformly along the molecular network of biological macromolecule to obtain high strength mineralized hydrogel. When phosphoprotein-like molecules and cells are added in the process of hydrogel preparation, the in-situ loading of cells can be realized, and the enzymes in the process of bone physiological mineralization can simulate the process of phosphate mineralization. Thus, biomimetic mineralized bone repair materials with high strength can be obtained and personalized customization of biomimetic mineralized bone repair materials can be realized. It has broad application prospects in the field of bone tissue engineering.

【技术实现步骤摘要】
矿化水凝胶及仿生矿化骨修复材料的制备方法
本专利技术属于生物医学材料和生物医学工程
，涉及矿化水凝胶及仿生矿化骨修复材料的制备。
技术介绍
骨组织是一种高度分化的结缔组织，具有微观到宏观的分级结构，其中矿化胶原纤维是天然骨组织的基本组成单元。碱性磷酸酶是骨组织细胞外基质中的重要成分，参与磷灰石矿物相的成核、生长及结构调节；碱性磷酸酶参与基质矿化主要是通过酶解基质中的焦磷酸盐产生磷酸根离子，从而调节基质中无机磷酸根离子与焦磷酸盐之间的平衡，促进细胞外基质与钙离子结合产生矿化微环境，进而促进胶原矿化形成规则排列的骨组织。碱性磷酸酶还可直接与胶原结合，形成促进胶原基质矿化传播的支架。除了碱性磷酸酶外，一些磷酸化蛋白(如骨桥蛋白、骨唾液蛋白、牙本质蛋白等蛋白在细胞内或细胞外经过磷酸化修饰得到高度磷酸化的骨桥蛋白、骨唾液蛋白、牙本质磷蛋白等磷酸化修饰上具有大量带负电的磷酸根基团)在骨、软骨、牙本质和其他脊椎动物间充质组织矿化过程中起着非常重要的作用，其可以与胶原结合，使得胶原分子周围富集带负电性磷酸根基团，促进磷酸钙成核及与胶原的结合。因此，胶原纤维矿化是一个酶(如碱性磷酸酶)以及其他基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿化水凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(A1)制备活化生物大分子材料在0～10℃、搅拌条件下，将医用生物大分子材料与活化试剂在pH为7.5～8.5的水相体系中反应2～72h，反应产物经透析、真空干燥得到活化生物大分子材料；所述医用生物大分子材料与活化试剂的重量比为100：(3～1000)；(A2)制备活化磷酸酶在0～10℃、搅拌条件下，将磷酸酶与活化试剂在pH为7.5～8.5的水相体系中反应2～24h，反应产物经透析、真空干燥得到活化磷酸酶；所述磷酸酶与活化试剂的重量比为100：(1～20)；(A3)制备水凝胶将活化生物大分子材料、活化磷酸酶和光引发剂在pH为7～7.5的水相体...

【技术特征摘要】
2019.01.09 CN 20191001818851.一种矿化水凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(A1)制备活化生物大分子材料在0～10℃、搅拌条件下，将医用生物大分子材料与活化试剂在pH为7.5～8.5的水相体系中反应2～72h，反应产物经透析、真空干燥得到活化生物大分子材料；所述医用生物大分子材料与活化试剂的重量比为100：(3～1000)；(A2)制备活化磷酸酶在0～10℃、搅拌条件下，将磷酸酶与活化试剂在pH为7.5～8.5的水相体系中反应2～24h，反应产物经透析、真空干燥得到活化磷酸酶；所述磷酸酶与活化试剂的重量比为100：(1～20)；(A3)制备水凝胶将活化生物大分子材料、活化磷酸酶和光引发剂在pH为7～7.5的水相体系中混合均匀形成反应体系，于光照射条件下反应至该反应体系呈凝胶状得到水凝胶；所述活化生物大分子材料、活化磷酸酶和光引发剂的重量比为(5～20)：(1～10)：(1～10)；或者将活化生物大分子材料、活化磷酸酶和自由基引发剂在pH为7～7.5的水相体系中混合均匀形成反应体系，静置反应至该反应体系呈凝胶状得到水凝胶；所述活化生物大分子、活化磷酸酶和自由基引发剂的重量比为(5～20)：(1～10)：(1～45)；(A4)制备矿化水凝胶将水凝胶于矿物质质量浓度为0.05～5％的矿化液中矿化4h～14d形成矿化水凝胶，然后从矿化液中取出矿化水凝胶；所述水凝胶与矿化液的体积比为1：(10～1000)。2.根据权利要求1所述矿化水凝胶的制备方法，其特征在于所述生物大分子材料为蛋白或/和多糖；所述蛋白为胶原蛋白、丝素、明胶中的至少一种；所述多糖为海藻酸钠、透明质酸、纤维素、葡聚糖中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述矿化水凝胶的制备方法，其特征在于所述磷酸酶为碱性磷酸酶或/和酸性磷酸酶。4.根据权利要求1或2所述矿化水凝胶的制备方法，其特征在于所述活化试剂为甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酐、环氧丁烯中的至少一种；所述光引发剂为2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸锂或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；所述自由基引发剂由过硫酸铵和四甲基乙二胺按照重量比1：1～4：1组成。5.根据权利要求1或2所述矿化水凝胶的制备方法，其特征在于所述矿化液为有机磷酸钙盐溶液、有机磷酸镁盐溶液、有机磷酸铁盐溶液中至少一种，或者有机磷酸与无机钙盐、镁盐、铁盐溶液中的一种混合而成的溶液。6.一种含有磷酸蛋白样材料的矿化水凝胶的制备方法，其特征在于，在权利要求1至5中任一权利要求所述矿化水凝胶制备方法的制备水凝胶步骤加入磷酸蛋白样材料或含有磷酸蛋白样材料的pH为7～7.5的水相分散液，得到含有磷酸蛋白样材料的水凝胶，再将含有磷酸蛋白样材料的水凝胶于矿化液中矿化，得到含有磷酸蛋白样材料的矿化水凝胶；所述磷酸蛋白样材料与活化生物大分子材料的重量比为(1～10)：(1～4)。7.根据权利要求6所述含有磷酸蛋白样分子的矿化水凝胶的制备方法，其特征在于所述磷酸蛋白样材料为乙烯基磷酸或丙烯基磷酸。8.一种仿生矿化骨修复材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(C1)制备活化生物大分子材料在0～10℃、搅拌条件下，将医用生物大分子材料与活化试剂在pH为7.5～8.5的水相体系中反应2～72h，反应产物经透析、真空干燥得到活化生物大分子材料；所述医用生物大分...

【专利技术属性】
技术研发人员：范红松，陈露，孙静，罗红蓉，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51