自组装胶束、弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种自组装胶束、弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板及制备方法，所述自组装胶束的制备方法包括以下步骤：步骤1)：进行预聚反应，将大分子多元醇和增强酯类分子按照一定的比例加入反应器中，同时加入催化剂；步骤2)：预聚反应结束后加入扩链剂进行扩链；步骤3)：扩链结束后加入中和剂进行中和，获得合成的自组装胶束，本发明专利技术制备的弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板结构与天然半月板的结构更加相似，摩擦系数与天然半月板的摩擦系数更加相近，且具有良好的耐疲劳性能，将其应用于人工半月板领域，改善摩擦系数，植入人体后可有效保护软骨。植入人体后可有效保护软骨。植入人体后可有效保护软骨。

【技术实现步骤摘要】
自组装胶束、弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板及制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医学材料
，尤其涉及一种自组装胶束、弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板及制备方法。

技术介绍

[0002]半月板是胫骨平台和股骨髁之间的软骨，是膝关节的重要组成之一，具有缓冲关节压力、稳定关节的作用。但是不正确的运动方式、猛烈撞击以及慢性损伤等因素会造成半月板损伤，半月板损伤至一定程度需进行部分切除或全切除。半月板切除后如果不进行半月板重建，最终磨损股骨髁的软骨，进而引发关节炎，具有严重的关节炎患者需要进行膝关节置换，因此切除半月板后进行重建是十分有必要的。半月板重建主要包括异体移植和半月板的替代物(或人工半月板)。异体移植的供体数量有限，需要等待合适的供体；人工半月板价格低廉、来源丰富，且生物相容性良好，因此人工半月板已成为当前的研究热点。目前的半月板的替代物有胶原半月板移植物聚氨酯移植物(和)。这三种产品的使用都需要保留完整的半月板边缘和前后角，和的成功使用依赖于半月板组织的红区部分，并且在体内会降解。有研究表明和在使用过程中具有较高的摩擦系数，植入人体后长时间的摩擦会对软骨造成损伤。
[0003]多羟基醇类水凝胶具有较高的结晶度，是一种水凝胶弹性体，与人的关节软骨非常相近，具有良好的润滑性能，摩擦系数非常低，其多孔结构具有充分的吸震能力，除此之外还具有良好的生物相容性。聚酯材料具有优良的耐磨性能，以水为分散介质，在溶液中可自行组装成胶束，与多羟基醇类化合物的复合操作简单，聚酯的加入，不影响多羟基醇类水凝胶的多孔结构，同时又可以提高韧性，关节滑液可以充分扩散至多羟基醇类水凝胶内部，二者结合充分降低人工半月板材料的摩擦系数，提高其表面的润滑性，使用过程中能够避免对软骨的磨损，达到保护软骨的效果。
[0004]因此，有必要研究一种自组装胶束、弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板及制备方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种自组装胶束、弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板及制备方法，将可溶性聚酯与多羟基醇类材料复合，制备出氢键复合水凝胶材料，其结构与天然半月板的结构更加相似，摩擦系数与天然半月板的摩擦系数更加相近，且具有良好的耐疲劳性能，将其应用于人工半月板领域，改善摩擦系数，植入人体后可有效保护软骨。
[0006]一方面，本专利技术提供一种自组装胶束的制备方法，所述自组装胶束的制备方法包括以下步骤：
[0007]步骤1)：进行预聚反应，将大分子多元醇和增强酯类分子按照一定的比例加入反
应器中，同时加入催化剂；
[0008]步骤2)：预聚反应结束后加入扩链剂进行扩链；
[0009]步骤3)：扩链结束后加入中和剂进行中和，获得合成的自组装胶束。
[0010]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述大分子多元醇、增强酯类分子和扩链剂的摩尔比例为：1：1.5～4.5：4～9。
[0011]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述大分子多元醇包括聚酯多元醇和聚烯烃多元醇的一种或多种，其中聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇和聚己二酸己二醇酯二醇，聚烯烃多元醇包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二元醇和聚丙三醇。
[0012]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述增强酯类分子为包括甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异氟尔酮异氰酸酯中的一种或多种。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述催化剂为有机锡中的一种或多种，其中有机锡包括二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡。
[0014]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述扩链剂包括二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、1,4
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丁二醇、三羟甲基丙烷、乙二胺、丙二胺和二乙烯三胺中的一种或多种。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述中和剂包括二甲基乙醇胺、三乙胺、二甲基异丙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种。
[0016]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种自组装胶束，通过所述的自组装胶束的制备方法制备而成，所述自组装胶束含水量为30～90％，结晶度为20％～80％，孔隙率为20～80％，摩擦系数小于0.1，弹性模量为0.35～6.5MPa，断裂强度为2.0～25MPa。
[0017]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板的制备方法，基于所述的自组装胶束，所述人工半月板的制备方法包括以下步骤：
[0018]S1：以一定的速率对所述自组装胶束进行乳化，使合成的自组装胶束均匀分散至水溶液中，得到水溶性的高分子材料；
[0019]S2：水溶性的高分子材料添加至水凝胶溶液中，通过高温高压将其混合均匀，胶束的分子链与基体材料的分子链通过氢键作用结合在一起，其中胶束分子链穿插在基体材料的分子链中，胶束分子链在高温高压下形成胶束，对基体具有增强作用，制备出含有氢键的双网络复合水凝胶材料；
[0020]S3：通过螺杆以一定的速率将双网络复合水凝胶材料定量推挤到模腔内，通过注射成型，制备出尺寸精确、与天然半月板形状相似的成型人工半月板；
[0021]S4：成型人工半月板进行多次循环的低温交联，制备出弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板。
[0022]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板，通过所述的弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板的制备方法，所述弥散增强耐磨耐疲劳仿生半月板在使用过程中能减少对软骨的磨损，保护膝关节。
[0023]与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：
[0024](1)本专利技术所制备的水性聚氨酯粒径分布均匀、粘度适中，能够在高温高压下自组装成胶束，并且生物相容性良好；
[0025](2)本专利技术将水性聚氨酯加入人工半月板材料，其含水量与天然半月板相近，不仅能提高人工半月板材料的韧性，还能提高其耐摩擦性能，仿生性能更好；
[0026](3)本专利技术制备的人工半月板与股骨髁的适配性更好。
[0027]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0029]图1为本专利技术制备的人工半月板疲劳测试中应变随疲劳次数的变化曲线图；
[0030]图2为本专利技术制备的人工半月板疲劳前后的应力
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应变曲线对比图；
[0031]图3为本专利技术实施例3制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自组装胶束的制备方法，其特征在于，所述自组装胶束的制备方法包括以下步骤：步骤1)：进行预聚反应，将大分子多元醇和增强酯类分子按照一定的比例加入反应器中，同时加入催化剂；步骤2)：预聚反应结束后加入扩链剂进行扩链；步骤3)：扩链结束后加入中和剂进行中和，获得合成的自组装胶束。2.根据权利要求1所述的自组装胶束的制备方法，其特征在于，所述大分子多元醇、增强酯类分子和扩链剂的摩尔比例为：1：1.5～4.5：4～9。3.根据权利要求1所述的自组装胶束的制备方法，其特征在于，所述大分子多元醇包括聚酯多元醇和聚烯烃多元醇的一种或多种，其中聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇和聚己二酸己二醇酯二醇，聚烯烃多元醇包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二元醇和聚丙三醇。4.根据权利要求1所述的自组装胶束的制备方法，其特征在于，所述增强酯类分子为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异氟尔酮异氰酸酯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的自组装胶束的制备方法，其特征在于，所述催化剂为有机锡中的一种或多种，其中有机锡包括二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡。6.根据权利要求5所述的自组装胶束的制备方法，其特征在于，所述扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、1,4
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丁二醇、三羟甲基丙烷、乙二胺、丙二胺和二乙烯三胺中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的自组装胶束的制备方法，其特征在于，所述中和剂为二甲基乙醇胺、三乙胺、二甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：付晓阳，
申请(专利权)人：天津中杰超润医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：