仿生贻贝的多功能水凝胶制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生贻贝的多功能水凝胶，该水凝胶通过如下步骤制得：步骤一，制备GelMA

【技术实现步骤摘要】
仿生贻贝的多功能水凝胶


[0001]本专利技术属于关节骨科假体的
，特别涉及骨科种植体或假体或植入物表面黏附、抗菌及成骨材料的仿生贻贝的多功能水凝胶。

技术介绍

[0002]植入物或假体涂层在骨科领域中应用广泛，多用于预防术后感染以及促进生物整合，现有技术中，主要通过运用一系列复杂的工序使钛合金植入物表面功能化具有某种生物活性的因子来实现。植物体涂层抗菌方面，纳米银颗粒被加载到植入物表面以提供抗菌活性。此外，短阳离子抗菌肽(AMP)被称为HHC
‑
36也被研究作为钛植入物表面修饰的抗菌成分；黏附、骨结合方面，细胞可以通过Tio2层附着和扩散在Ti底物（植入物或假体）上。Arg69 Gly
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Asp (RGD)短肽在植入物表面涂层的引入可以增强成骨细胞的黏附和功能；成骨方面，涂层中整合无机纳米颗粒、生长因子和载有microRNA72的纳米胶囊已经被证明可以促进骨的再生。
[0003]如专利申请200810233006.8公开了一种了一种载缓释抗菌肽组织工程骨及其制作方法，由包裹有β
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防御素
‑
1~3或乳铁蛋白1
‑
11的海藻酸缓释微球附在载缓释抗菌肽组织工程骨微孔内制得。制作步骤：(1)制备脱蛋白松质骨或脱钙松质骨的植骨材料载体；(2)制备含有β
‑
防御素
‑
1~3或乳铁蛋白1
‑
11的海藻酸盐控释微球：(3)将含有β
‑
防御素
‑r/>1~3或乳铁蛋白1
‑
11的海藻酸盐控释微球附着在脱蛋白松质骨或脱钙松质骨的植骨材料载体上制得。
[0004]专利申请201310581492.3公开了一种诱导成骨短肽，其结构式为GGCCSKIPKASSVPTELSAISTLYLDY。该诱导成骨短肽具有强的骨诱导活性、能够大规模合成和价格较低的优点。其克服了现有BMP
‑
2生产设备、制备工艺非常复杂，生产周期长，产率低，难以大规模生产，价格过于昂贵等不足，市场前景广阔。
[0005]然而，现有的植入物或假体涂层：需要多步复杂的程序实现涂层的表面修饰与药物装载，耗时；黏附性低，缺乏长期稳定性；抗菌能力较弱；缺乏促进成骨分化、诱导成骨的能力。因此亟需一种制造以及起效方法简单，生物分子材料常规可获得、具有高黏附性、抗菌能力和诱导成骨能力，以满足预防术后感染和促进生物整合要求的植入物或假体表面涂层。

技术实现思路

[0006]鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术提供一种仿生贻贝的多功能水凝胶，该水凝胶制造方法简单，生物分子材料常规可获得、具有高黏附性、抗菌能力和诱导成骨能力，能够满足预防术后感染和促进生物整合要求。
[0007]基于此，本专利技术是这样实现的：一种仿生贻贝的多功能水凝胶，其特征在于该水凝胶通过如下步骤制得：步骤一，制备GelMA
‑
COOH，
选取甲基丙烯酰凝胶（GelMA），将GelMA 溶解于磷酸盐(PBS)中，然后加入溶解于二甲基亚砜的三乙胺和琥珀酸酸酐 (DMSO)，将得到的混合物在50
°
C下搅拌，充分反应即得白色泡沫GelMA
‑
COOH。
[0008]具体地说，选取纯度约90%的甲基丙烯酰凝胶（GelMA），将GelMA (2.0 g)完全取出，在50
°
C磁搅拌40 mL 磷酸盐(PBS)中溶解，然后加入三乙胺(1.0 mL)和琥珀酸酸酐(1.0 g)溶解于20 mL二甲基亚砜(DMSO)中。将得到的混合物在50
°
C下搅拌6
‑
12h，用100mL的PBS稀释 ，中和0.1 M 盐酸HCl，使用3.5 kDa透析管对去离子水在室温下透析1周以去除杂质，将该溶液冻干至生成白色泡沫GelMA
‑
COOH(典型产量约 80%)。
[0009]步骤二，制备GelMA
‑
DOPA聚合物，将GelMA
‑
COOH溶解在MES（2
‑
（N
‑
吗啉代）乙磺酸）缓冲溶液中，用氮气鼓泡脱气，然后加入EDC（1
‑
乙基
‑
（3
‑
二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺）、NHS（N
‑
羟基琥珀酰亚胺）和多巴胺盐酸盐，在氮气的保护下，搅拌6
‑
12h，即得白色泡沫GelMA
‑
DOPA聚合物。
[0010]具体地说，将GelMA
‑
COOH (1.0 g)溶解在10毫升的MES（2
‑
（N
‑
吗啉代）乙磺酸）缓冲溶液(50毫升,pH值5)中，用氮气鼓泡脱气15分钟，然后加入EDC（1
‑
乙基
‑
（3
‑
二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺） (0.20 g)、NHS（N
‑
羟基琥珀酰亚胺）(0.30 g)和多巴胺盐酸盐(0.20 g)。在氮气的保护下，产生的混合物在25
°
C下搅拌6
‑
12h，使用3.5 kDa切断透析管，将溶液与0.01 M HCl在去离子水中透析4天，用0.01 M NaOH中和，然后冻干生成白色泡沫GelMA
‑
DOPA聚合物(典型的产率约为70%)。
[0011]步骤三，制备光交联凝胶
‑ꢀ
dopa，GelMA
‑
DOPA聚合物溶解在PBS中，加入光引发剂，将混合物用UV光照射60 s以上，即可形成光交联凝胶
‑ꢀ
dopa，所述交联凝胶
‑ꢀ
dopa即为仿生贻贝的多功能水凝胶。
[0012]GelMA
‑
DOPA聚合物溶解在不同浓度的PBS中[5
ꢀ‑ꢀ
20% (w/v)]。 将cure 2959加入到0.5% (w/v)的溶液中作为光引发剂。 将一定量的混合物溶液移液到所需的模具或玻片表面，并将其暴露在6.9 mW/cm2UV光(360
−
480 nm)下60 s，即可形成光交联凝胶
‑ꢀ
dopa。
[0013]添加SNs和/或AMP的复合水凝胶的制备方法与含有光引发剂[0.5% (w/v)]和所需浓度添加剂的溶液相似。
[0014]本专利技术通过EDC/NHS化学方法将邻苯二酚基序与GelMA化学结合，制备GelMA
‑ꢀ
DOPA，以提高水凝胶涂层对Ti表面的附着力；这样在种植体表面喷涂涂层后，使用光交联即可迅速形成水凝胶涂层，由于邻苯二酚图案的存在，水凝胶对Ti表面的附着力增强。此外，两种额外的活性成分AMP HHC
‑
36和SNs，加载到预聚物溶液中，引入了抗菌活性和诱导成骨的能力。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生贻贝的多功能水凝胶，其特征在于该水凝胶通过如下步骤制得：步骤一，制备GelMA
‑
COOH，选取甲基丙烯酰凝胶GelMA，将GelMA 溶解于磷酸盐PBS中，然后加入溶解于二甲基亚砜的三乙胺和琥珀酸酸酐 DMSO将得到的混合物在50
°
C下搅拌，充分反应即得白色泡沫GelMA
‑
COOH；步骤二，制备GelMA
‑
DOPA聚合物，将GelMA
‑
COOH溶解在2
‑
（N
‑
吗啉代）乙磺酸MES缓冲溶液中，用氮气鼓泡脱气，然后加入1
‑
乙基
‑
（3
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二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺EDC、N
‑
羟基琥珀酰亚胺NHS和多巴胺盐酸盐，在氮气的保护下，搅拌6
‑
12h，即得白色泡沫GelMA
‑
DOPA聚合物；步骤三，制备光交联凝胶
‑ꢀ
dopa，GelMA
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DOPA聚合物溶解在PBS中，加入光引发剂，将混合物用UV光照射60 s以上，即可形成光交联凝胶
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dopa，所述交联凝胶
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dopa即为仿生贻贝的多功能水凝胶。2.如权利要求1所述的仿生贻贝的多功能水凝胶，其特征在于步骤一中，选取纯度约90%的甲基丙烯酰凝胶GelMA，将GelMA 2.0 g完全取出，在50
°
C磁搅拌40 mL 磷酸盐PBS中溶解，然后加入三乙胺1.0 mL和琥珀酸酸酐1.0 g溶解于20 mL二甲基亚砜DMSO中；将得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，程豪，史占军，
申请(专利权)人：王健，
类型：发明
国别省市：