一种明胶基骨组织粘合剂、其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性纳米颗粒强化的明胶基骨组织粘合剂的制备，包括：将氨基化介孔生物活性纳米颗粒(AMBGN)与醛基葡萄糖的缓冲溶液混合得到预交联溶液，其与明胶溶液混合并置于待粘合的骨块断面，可在水凝胶固化的同时，对两侧的骨组织形成黏附，达到骨组织粘合的效果，固定后粘合剂可通过发挥氨基化介孔生物活性玻璃的促成骨活性促进骨折面的愈合。AMBGN强化的骨粘合剂在保留了良好骨组织粘附性能的基础上，具备了良好的机械力学性能。克服了纳米颗粒物理添加带来的细胞毒性问题，保留了良好的生物相容性。同时，钙、硅等多种离子的稳定释放，赋予粘合剂良好的体外、体内促成骨活性，使之能在粘合骨组织的基础上有效促进骨折愈合。

A gelatin based bone tissue adhesive, its preparation and Application

The invention provides a preparation of modified nano particle reinforced gelatin based bone tissue adhesive, comprising: mixing the aminated mesoporous bioactive nanoparticles (AMBGN) with the buffer solution of aldehyde glucose to obtain the pre crosslinking solution, mixing it with the gelatin solution and placing it on the cross section of the bone block to be adhered, so that when the hydrogel is solidified, it adheres to the bone tissue on both sides and reaches the bone. After fixation, the adhesive can promote the healing of fracture surface by promoting the activity of bone through amino mesoporous bioactive glass. Ambgn reinforced bone adhesive has good mechanical properties on the basis of good adhesion of bone tissue. It overcomes the cytotoxic problem caused by the physical addition of nanoparticles and retains good biocompatibility. At the same time, the stable release of calcium, silicon and other ions gives the adhesive good in vitro and in vivo to promote bone activity, so that it can effectively promote fracture healing on the basis of bonding bone tissue.

【技术实现步骤摘要】
一种明胶基骨组织粘合剂、其制备方法和应用
本专利技术涉及材料
，尤其是涉及一种明胶基骨组织粘合剂、其制备方法和应用。
技术介绍
在骨科的临床实践中，部分粉碎性骨折或撕脱性骨折常造成小块骨折块的出现，这些体积较小、形状不规则的骨折块的固定存在一定难度与争议，若通过金属内固定器械固定，可能需要扩大伤口，造成额外的手术伤害；若不予固定，则可能因为骨折块的微动影响骨折整体的愈合，造成骨折延迟愈合甚至骨折不愈合。此类骨折块的固定，存在着进退两难的困境，缺少一种简洁可靠的固定方式。医用粘合剂作为外科领域的常用工具，在普外科、泌尿外科的手术操作中有着广泛的应用，其应用简便、粘合可靠，在特殊情况下可以代替缝线进行吻合、封堵等操作。但骨科的临床操作中，缺少一种类似的粘合剂，可以通过其粘合作用，对小块的、非承重的骨折块进行固定。明胶作为I型胶原的变性产物，因其具有良好的生物相容性，一直作为组织工程领域中的热点基材收到了广泛的研究报道。在骨组织工程领域，明胶也经常以水凝胶的形式，负载各种生物活性因子促进骨再生与修复而收到报道。葡聚糖，又称右旋糖酐，是临床常用的医用材料，低分子右旋糖酐被用作血容量扩容药在人体被应用，因其有着明确的代谢方式与良好的相容性，也被应用于各种组织工程水凝胶中。氧化态的葡聚糖分子链上具有大量醛基，其与明胶共混可将明胶交联形成水凝胶，亦可以依靠葡聚糖分子上多余的醛基与组织表面蛋白质上的氨基发生席夫式反应，形成席夫氏碱键，从而达成水凝胶黏附组织的目的，Taichi就曾报道将明胶与氧化葡聚糖混合而得的水凝胶应用于腹腔内防粘连。此外，由于明胶和葡聚糖优秀的生物相容性，Wang也曾报道将此种组合用于组织工程领域。但是，欲达到骨科用粘合剂的要求，需要水凝胶具备良好的力学稳定性与成骨活性，以保证粘合剂固定的稳定可靠，同时确保固定后远期的愈合效果。而现有技术的粘合剂一部分力学性能差，降解性好，一部分力学性能好，但是降解性和生物相容性差。因此有必要开发一种可对较小的不承重的骨折块进行临时固定的粘性水凝胶材料，能通过水凝胶本身的促成骨能力促进骨折愈合，增强固定远期疗效，同时具备良好的生物相容性，操作中具有可注射性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种明胶基骨组织粘合剂，本专利技术提供的明胶基骨组织粘合剂具有良好的力学性能、降解性、生物相容性，还可促进骨折部分修复愈合。本专利技术提供了一种明胶基骨组织粘合剂的制备，包括：将氨基化介孔生物活性纳米颗粒与醛基葡萄糖的缓冲溶液混合，预交联反应，得到预交联溶液；预交联溶液与明胶的缓冲液混合固化反应，得到明胶基骨组织粘合剂。优选的，所述醛基葡萄糖由如下方法制备：将葡聚糖和高碘酸钠混合搅拌反应，透析、过滤、冻干得到醛基葡萄糖。优选的，所述氨基化介孔生物活性纳米颗粒由如下方法制备：将四水硝酸钙、正硅酸乙酯和磷酸三乙酯溶于含十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的缓冲液中并搅拌反应，离心、洗涤、煅烧得到生物活性玻璃纳米颗粒；将生物活性玻璃纳米颗粒与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)在正己烷中混合并反应，得到氨基化介孔生物活性纳米颗粒。优选的，所述正硅酸乙酯、四水硝酸钙和磷酸三乙酯中Si:Ca:P的摩尔比为70～90:10～20:6～10；所述缓冲液为Tris-HCl缓冲液；所述搅拌反应温度为50～70℃；反应时间为20～24h；所述离心的转速为10000～12000xg；所述洗涤为采用乙醇清洗后，采用去离子水清洗；所述煅烧温度为600～700℃；所述煅烧时间为2～3h；所述生物活性玻璃纳米颗粒的质量g与APTES体积mL比为(0.3～0.5):(4～6)；所述氨基化反应温度为50～70℃；所述反应时间为20～26h。优选的，所述氨基化介孔生物活性纳米颗粒的粒径为100～500nm。优选的，所述醛基葡萄糖的缓冲溶液中醛基葡萄糖的质量与缓冲溶液的体积的比为10％～20％；所述缓冲溶液为PBS缓冲溶液；所述明胶的缓冲溶液中明胶的质量与缓冲溶液的体积的比优选为15％～25％。优选的，所述氨基化介孔生物活性纳米颗粒的质量与醛基葡萄糖的缓冲溶液的体积的比为5％～10％；所述预交联溶液与所述明胶的缓冲溶液的体积比优选为0.8～1.2。优选的，所述预交联反应的温度为30～50℃；时间为0.5～1h；所述固化反应的温度为30～50℃；时间为1～5min。本专利技术提供了一种明胶基骨组织粘合剂，由上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到。本专利技术提供了上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到明胶基骨组织粘合剂在非承重部位骨折固定与修复领域中的应用。与现有技术相比，本专利技术提供了一种明胶基骨组织粘合剂的制备，包括：将氨基化介孔生物活性纳米颗粒与醛基葡萄糖的缓冲溶液混合，预交联反应，得到预交联溶液；预交联溶液与明胶的缓冲液混合固化反应，得到明胶基骨组织粘合剂。本专利技术通过过氧化反应，制备醛基葡聚糖，其可与明胶交联形成水凝胶，交联的同时将水凝胶置于待粘合的组织界面，水凝胶表面部分的醛基可与组织蛋白中侧链上的氨基反应，生成席夫氏碱键，故此水凝胶可在交联的同时形成组织黏附；AMBGN强化的骨粘合剂在保留了良好骨组织粘附性能的基础上，具备了显著增强的机械力学性能。同时，体外实验发现，通过AMBGN与水凝胶网络的稳定整合，水凝胶表面培养的大鼠骨髓间充质干细胞铺展状态、增值率显著高于添加未改性生物活性玻璃的分组；同时，钙、硅等多种离子的稳定释放，亦可促进干细胞向成骨方向分化。本实验还通过兔的桡骨骨折模型，模拟了骨胶在体内的固定及促进骨折愈合的效果，同时将骨胶与目前临床常用的氰基聚丙烯酸酯粘合剂进行了对比，实验发现，相较于致密、组织难以长入的人造高分子粘合剂，明胶基水凝胶形式的骨胶在固定骨折的同时，可促进局部骨折的修复愈合，骨量显著大于其他组。附图说明图1(a).醛基葡聚糖合成的化学示意图及红外光谱(FTIR)表征；(b).生物活性玻璃氨基化改性的化学示意图及FTIR表征；图2(a)、(b).GelDex/MBGN以及GelDex-AMBGN成胶原理及应用过程；(c).不同的未改性/改性生物活性玻璃比例的明胶基骨粘合剂的大体观；图3(a).骨粘合剂成胶过程中储能模量G’与损耗模量G”的流变检测；(b).成胶时间点各组粘合剂的G’比较；(c).各组粘合剂的成胶时间；图4(a).各组骨粘合剂冻干后的扫描电镜照片；(b；).成胶后的各组骨胶表面的原子力显微镜微观结构观察与杨氏模量测试图5(a).骨粘合剂的拉伸实验及拉伸模量计算；(b).骨粘合剂的压缩实验及压缩模量计算；图6(a).骨块端对端粘附示意图及拉伸曲线、最大断裂负荷；(b).骨块剪切方向粘附示意图及拉伸曲线、最大断裂负荷；图7(a～d).骨髓间充质干细胞(BMSC)细胞贴附的扫面电子显微镜(SEM)观察(a：氰基丙烯酸酯粘合剂组；b：GelDex组；c：GelDex/MBGN组；d本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种明胶基骨组织粘合剂的制备，其特征在于，包括：/n将氨基化介孔生物活性纳米颗粒与醛基葡萄糖的缓冲溶液混合，预交联反应，得到预交联溶液；/n预交联溶液与明胶的缓冲液混合固化反应，得到明胶基骨组织粘合剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种明胶基骨组织粘合剂的制备，其特征在于，包括：
将氨基化介孔生物活性纳米颗粒与醛基葡萄糖的缓冲溶液混合，预交联反应，得到预交联溶液；
预交联溶液与明胶的缓冲液混合固化反应，得到明胶基骨组织粘合剂。


2.根据权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，所述醛基葡萄糖由如下方法制备：将葡聚糖和高碘酸钠混合搅拌反应，透析、过滤、冻干得到醛基葡萄糖。


3.根据权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，所述氨基化介孔生物活性纳米颗粒由如下方法制备：
将四水硝酸钙、正硅酸乙酯和磷酸三乙酯溶于含十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的缓冲液中并搅拌反应，离心、洗涤、煅烧得到生物活性玻璃纳米颗粒；将生物活性玻璃纳米颗粒与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)在正己烷中混合并反应，得到氨基化介孔生物活性纳米颗粒。


4.根据权利要求3所述的粘合剂，其特征在于，所述正硅酸乙酯、四水硝酸钙和磷酸三乙酯中Si:Ca:P的摩尔比为70～90:10～20:6～10；
所述缓冲液为Tris-HCl缓冲液；所述搅拌反应温度为50～70℃；反应时间为20～24h；所述离心的转速为10000～12000xg；所述洗涤为采用乙醇清洗后，采用去离子水清洗；所述煅烧温度为600～700℃；所述煅烧时间为2～3h；

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，顾勇，崔文国，唐锦程，
申请(专利权)人：苏州大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：江苏;32