一种用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生物医学工程的技术领域，具体涉及一种用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶及其制备方法，包括以下步骤：(1)得到甲壳素/单宁酸混合液；(2)将磷酸氢钙添加到甲壳素/单宁酸混合液中，得到甲壳素/磷酸氢钙混合液；(3)将甲壳素/磷酸氢钙混合液在一定温度下静置，得到未取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶；(4)将未取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶进行拉伸，然后在凝固浴中浸泡一定时间，形成取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶。本发明专利技术的制备工艺较简便，工艺参数较易控制。单宁酸对甲壳素分子链以及甲壳素/纳米材料界面的加强作用，和磷酸氢钙的骨传导作用，再借助机械外力预定向辅助技术，构建了取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶。构建了取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶。构建了取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶。

【技术实现步骤摘要】
一种用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医学工程的
，具体涉及一种用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]骨缺损对人类的生活质量和生命体征带来很大伤害(El
‑
Rashidy,A.A.；Roether,J.A.；Harhaus,L.；Kneser,U.；Boccaccini,A.R.Regenerating bone with bioactive glass scaffolds:Areview of in vivo studies in bone defect models.Acta Biomater.2017,62,1
‑
28)。骨组织一旦发生严重损伤或缺损，会导致骨功能的丧失，需要及时修复。近年来，基于组织工程技术的引导骨再生成为骨修复领域的研究热点(Li,J.J.；Ebied,M.；Xu,J.；Zreiqat,H.Current approaches to bone tissue engineering:The interface between biology and engineering.Adv Healthcare Mater.2018,7(6),1701061.)。支架材料，生长因子和干细胞是骨组织工程的三要素。支架材料需要具有良好的生物相容性和生物可降解性，能够为细胞的粘附、迁移以及骨组织的再生创造理想的微环境(Ma,H.；Feng,C.；Chang,J.；Wu,C.3D/>‑
printed bioceramic scaffolds:From bone tissue engineering to tumor therapy.Acta Biomater.2018,79,37
‑
59.)。取向支架材料被证明在促进细胞的迁移和分化方面优势明显(Xue J；Wu T；Qiu J；Rutledge S；Tanes ML；Xia Y.Promoting Cell Migration and Neurite Extension along Uniaxially Aligned Nanofibers with Biomacromolecular Particles in a Density Gradient.Adv Funct Mater.2020，30(40)，2002031.)。
[0003]甲壳素是自然界中含量仅次于纤维素的可再生天然高分子资源，具有来源广泛、价格低廉、生物安全性高等特点。甲壳素在普通溶剂如水、乙醇中很难溶解。碱溶液作为天然高分子新溶剂具有不挥发、无毒、环境友好等特点，而且成本低，溶解效率高(Xu,H.；Fang,Z.；Tian,W.；Wang,Y.；Ye,Q.；Zhang,L.；Cai,J.Green fabrication of amphiphilic quaternized beta
‑
chitin derivatives with excellent biocompatibility and antibacterial activities for wound healing.Adv Mater.2018,e1801100.)。由低温碱体系溶解得到的甲壳素溶液已经制备出一系列水凝胶材料，显示了其在生物医学领域的巨大应用潜力(Duan B；Huang Y；Lv A；Zhang L.Recent advances in chitin based materials constructed via physical methods.Prog Polym Sc.2018；82:1
–
33.)。然而，由于甲壳素分子内和分子间的强氢键作用，导致其分子流动性低。因此，甲壳素基材料通常表现出高刚度和低韧性，限制了其在骨组织工程中的应用。
[0004]磷酸氢钙可以通过钙离子的释放发挥骨传导作用，是骨组织工程支架常用的纳米材料(Wang,X.；Fang,J.；Zhu,W.；Zhong,C.；Ye,D.；Zhu,M.；Lu,X.；Zhao,Y.；Ren,F.,Bioinspired highly anisotropic,ultrastrong and stiff,and osteoconductive mineralized wood hydrogel composites for bone repair.Adv Funct Mater.2021,31
(20),2010068.)。然而，磷酸氢钙在水凝胶中的稳定分散是一项挑战。单宁酸是一种常用的非共价网络介质(Wang,Y.；Huang,X.；Zhang,X.,Ultrarobust,tough and highly stretchable self
‑
healing materials based on cartilage
‑
inspired noncovalent assembly nanostructure.Nat Commun.2021,12(1),1291.)，可以改善甲壳素分子链在机械形变下的流动性，也可以增强磷酸氢钙在甲壳素分子链中的取向驱动力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶的制备方法，采用低温溶解技术和预定向辅助技术，构建一种取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶，制备工艺简便，易于调节。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶，呈现出平行排列的纤维样结构，易于细胞粘附，增殖和迁移，可以用作骨组织工程支架。
[0007]本专利技术实现目的之一所采用的方案是：一种用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将甲壳素粉末加入碱溶液中，经冷冻
‑
解冻多个循环后，离心脱泡并去除未溶解的杂质，得到澄清透亮的甲壳素溶液；将单宁酸粉末加入碱溶液中，得到单宁酸溶液；将单宁酸溶液与甲壳素溶液混合，得到甲壳素/单宁酸混合液；
[0009](2)将磷酸氢钙添加到步骤(1)中得到的甲壳素/单宁酸混合液中，得到甲壳素/磷酸氢钙混合液；
[0010](3)将步骤(2)中得到的甲壳素/磷酸氢钙混合液在一定温度下静置，得到未取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶；
[0011](4)将未取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶进行拉伸，然后在凝固浴中浸泡6
‑
24h，形成取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶。
[0012]优选地，所述步骤(1)中，碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种，碱溶液的浓度为5％
‑
40％，甲壳素/单宁酸混合液中甲壳素的质量浓度为2％～15％，单宁酸和甲壳素的质量比为1
‑
10:100。
[0013]优选地，所述步骤(2)中，磷酸氢钙的添加量为甲壳素/单宁酸混合液的质量的20％...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将甲壳素粉末加入碱溶液中，经冷冻
‑
解冻多个循环后，离心脱泡并去除未溶解的杂质，得到澄清透亮的甲壳素溶液；将单宁酸粉末加入碱溶液中，得到单宁酸溶液；将单宁酸溶液与甲壳素溶液混合，得到甲壳素/单宁酸混合液；(2)将磷酸氢钙添加到步骤(1)中得到的甲壳素/单宁酸混合液中，得到甲壳素/磷酸氢钙混合液；(3)将步骤(2)中得到的甲壳素/磷酸氢钙混合液在一定温度下静置，得到未取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶；(4)将未取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶进行拉伸，然后在凝固浴中浸泡6
‑
24h，形成取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶。2.根据权利要求1所述的用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种，碱溶液的浓度为5％
‑
40％，甲壳素/单宁酸混合液中甲壳素的质量浓度为2％～15％，单宁酸和甲壳素的质量比为1
‑
10:100。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏业，段博，林兴焕，邢鑫，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：