一种用于调节局部骨代谢的有机-无机复合水凝胶、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提出了一种用于调节局部骨代谢的有机

【技术实现步骤摘要】
一种用于调节局部骨代谢的有机
‑
无机复合水凝胶、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及生物材料制备
，尤其涉及一种用于调节局部骨代谢的有机
‑
无机复合水凝胶、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]内植物是指种植、埋藏、固定于宿主受损或病变部位，支持、修复或替代其功能的一类特殊的功能性材料。目前主要用于人工器官再造、外科修复等领域。然而，内植物与组织间的“种植界面”缺乏生物性固定从而导致界面分离一直是影响内植物植入效果的一大难题。骨科内植物主要包括骨钉、钉板系统、髓内钉等，起着在骨折或病损部位临时固定从而利于骨修复的作用，然而这种固定在骨质疏松状态下往往是不牢固的，内植物的过早松动常常宣告着手术的失败。因此，如何解决骨松条件下松质骨与内植物间的“界面骨整合”问题显得尤为的重要。
[0003]在骨科内植物植入骨松状态组织后，破骨细胞过度活跃引起的骨代谢失衡导致内植物周围骨小梁结构(疏松多孔)的改变和骨组织成分(有机、无机)的减少。这种疏松多孔的结构改变易使内植物与骨组织之间存在缝隙造成内植物的微动，同时骨基质内有机和无机两相材料的减少更不利于“种植界面”的骨整合。因此，如何平衡骨质疏松条件下局部微环境的骨代谢(促进成骨，抑制破骨)，同时匹配骨结构与骨组分的特殊要求是解决内植物松动突破点之一。
[0004]生物医用水凝胶具有高含水量、良好的生物相容性和机械性能，是促进局部骨修复的主要生物材料之一。目前，通过水凝胶负载各种药物，可以实现原位粘附凝固并填充在疏松的骨小梁结构里，通过药物释放单一成分且单向抑制破骨细胞的功能，从而促进松质骨重建。然而，在骨质疏松区域存在极强的骨代谢不平衡状态，难以调控松质骨微环境，实现骨内植物和松质骨之间的紧密结合。研究总结，调控骨松状态下骨内植物周围局部骨代谢的水凝胶应当符合以下要求：1、在松质骨区域能够凝固；2、能结合骨小梁上的磷酸钙无机物；3、可以结合骨小梁上有机胶原组织；4、能够促进成骨，抑制破骨；5、与骨内植物有一定的界面亲和性。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提出了一种用于调节局部骨代谢的有机
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无机复合水凝胶的制备方法，针对传统水凝胶与周围骨组织无法形成有机
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无机双粘附，而骨质疏松状态下实现螺钉周围的有效骨整合必须同时兼顾促进成骨及抑制破骨双向功能，综合二者优点并结合骨松状态下疏松骨结构的特点可以获得一种生物相容性好、有机
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无机双粘合、促进成骨及抑制破骨双向调节，最后可以原位固化在松质骨区的水凝胶材料，最大限度模仿脊髓细胞外基质，达到调节螺钉周围局部骨代谢的效果。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种用于调节局部骨代谢的有机
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无机复合水凝胶的制备方法，包括：
[0007]以阿仑膦酸钠接枝至HAMA上得ALN
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HAMA，将20份醛基葡聚糖和30份氨基化的生物玻璃、10份ALN
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HAMA分别与0.625份光引发剂混合后溶于缓冲溶液中，上述两种溶液物理混合后经紫外光照射成胶。
[0008]进一步地，所述光引发剂选用LAP，将25mg LAP溶于10ml PBS中制成质量浓度为0.25％的引发剂标准溶液。
[0009]进一步地，以阿仑膦酸钠接枝至HAMA上得ALN
‑
HAMA，将20mg醛基葡聚糖和30mg氨基化的生物玻璃、10mg ALN
‑
HAMA分别溶于0.25ml光引发剂中，上述两种溶液物理混合后经紫外光照射成胶。
[0010]进一步地，20mg ODEX干粉以及30mg ABG溶于0.25ml光引发剂中后，超声加热至50
±
5℃并保持，直至溶液变黄。
[0011]进一步地，所述醛基葡聚糖由如下方法制备：向葡聚糖溶液中滴加氧化剂，氧化反应结束后对反应体系透析过滤，过滤产物冷冻干燥后得醛基葡聚糖的干粉。
[0012]进一步地，所述氨基化的生物玻璃由如下方法制备：向有机溶液中依次加入BG以及APTES并振荡均匀，反应产物离心洗涤后得ABG。
[0013]进一步地，所述以HAMA接枝至阿仑膦酸钠过程于非碱性环境下进行，接枝过程中阿仑膦酸钠和HAMA的质量比为1：1，偶联剂选用EDC和NHS，耦合得到的产品以截留分子量为2500
‑
3200的透析管进行透析。
[0014]进一步地，所述氧化剂选用高碘酸钠溶液，于反应5
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7h后向反应体系内加入1
±
0.5ml乙二醇中止氧化反应，反应体系以截留分子量为3000
‑
3500的透析袋透析。
[0015]进一步地，所述过滤产物于
‑
20
±
5℃环境下预冻，随后转移至冷冻干燥器冻干47
‑
49h。
[0016]进一步地，一种用于调节局部骨代谢的有机
‑
无机复合水凝胶，以质量体积比计，包括0.5
‑
3％HAMA，0.5
‑
3％阿仑膦酸钠，3
‑
6％ABG以及3
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6％ODEX，以上述物质溶于质量浓度为0.25％的光引发剂溶液中。
[0017]进一步地，所述ODEX和ABG聚合后用于结合骨小梁上的有机胶原组织，所述ALN
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HAMA用于结合骨小梁上的磷酸钙无机物。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：通过活化羧基反应接枝阿仑膦酸钠的甲基丙烯酰化透明质酸(ALN
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HAMA/A
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H)粘合骨小梁上的无机磷酸钙成分、进一步结合共价交联氧化葡聚糖的生物活性玻璃(ABG
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ODEX/AB
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O)粘合骨小梁上的有机胶原成分，设计构建了兼具促进成骨、抑制破骨，调节内植物周围局部骨代谢的有机
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无机双粘合水凝胶，用来固定骨松状态下的骨科内植物；该复合水凝胶具有良好的可注射性及生物相容性，紫外交联后原位粘附凝固并填充在疏松的骨小梁结构里，发挥其促进成骨、抑制破骨的双重作用。
附图说明
[0019]参照附图来说明本专利技术的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
[0020]图1示意性显示了有机
‑
无机复合水凝胶的制备过程以及作用机制。
[0021]图2为DEX and ODEX的红外光谱图。
[0022]图3为BG and AB的红外光谱图。
[0023]图4为ABG的扫描电镜(SEM)照片。
[0024]图5为ABG的激光粒度分布图。
[0025]图6为H和A
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于调节局部骨代谢的有机
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无机复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：以阿仑膦酸钠接枝至HAMA上得ALN
‑
HAMA，将20份醛基葡聚糖和30份氨基化的生物玻璃、10份ALN
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HAMA分别与0.625份光引发剂混合后溶于缓冲溶液中，上述两种溶液物理混合后经紫外光照射成胶。2.根据权利要求1所述的用于调节局部骨代谢的有机
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无机复合水凝胶，其特征在于，所述光引发剂选用LAP，将25mg LAP溶于10ml PBS中制成质量浓度为0.25％的引发剂标准溶液。3.根据权利要求2所述的用于调节局部骨代谢的有机
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无机复合水凝胶，其特征在于，包括：以阿仑膦酸钠接枝至HAMA上得ALN
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HAMA，将20mg醛基葡聚糖和30mg氨基化的生物玻璃、10mgALN
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HAMA分别溶于0.25ml光引发剂溶液中，上述两种溶液物理混合后经紫外光照射成胶。4.根据权利要求3所述的用于调节局部骨代谢的有机
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无机复合水凝胶，其特征在于，20mg ODEX干粉以及30mgABG溶于0.25ml光引发剂中后，超声加热至50
±
5℃并保持，直至溶液变黄。5.根据权利要求1所述的用于调节局部骨代谢的有机
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无机复合水凝胶，其特征在于，所述醛基葡聚糖由如下方法制备：向葡聚糖溶液中滴加氧化剂，氧化反应结束后对反应体系透析过滤，过滤产物冷冻干燥后得醛基葡聚糖的干粉。6.根据权利要求1所述的用于调节局部骨代谢的有机
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无机复合水凝胶，其特征在于，所述氨基化的生物玻璃由如下方法制备：向有机溶液中依次加入BG以及APTES并振荡均匀，反应产物离心洗涤后得ABG。7.根据权利要求1所述的用于调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：申才良，鲍萍萍，江维，章仁杰，吴云峰，张华庆，许唐兵，
申请(专利权)人：鲍萍萍，
类型：发明
国别省市：