一种多重交联的可注射骨修复水凝胶制备材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多重交联的可注射骨修复水凝胶制备材料及其制备方法，属于生物医学工程技术领域。该水凝胶以羧甲基壳聚糖、氧化海藻酸镁为基体，满足临床注射需求，在此基础上加入丝素蛋白与多巴胺包裹纳米羟基磷灰石对水凝胶进行改性，使其具有良好的力学性能、生物相容性及生物降解性。且该水凝胶具有较强的光热转化效率，对成骨细胞增殖、成骨细胞诱导骨化具有明显的促进作用。导骨化具有明显的促进作用。导骨化具有明显的促进作用。

【技术实现步骤摘要】
一种多重交联的可注射骨修复水凝胶制备材料及其制备方法
[0001]

[0002]本专利技术属于生物医学工程
，具体涉及一种多重交联的可注射骨修复水凝胶制备材料及其制备方法。

技术介绍

[0003]临床针对由创伤、肿瘤、感染等各种原因导致的骨缺损修复，多采用自体骨为主，人工骨为辅的策略。而现有人工骨产品多为无机陶瓷，植入多采用器械局部填塞，且在血液冲刷下易溃散，原位骨修复能力弱，易形成异位骨化。除无机陶瓷外，还开发了金属、有机高分子等骨修复材料，但无论哪一种现有骨修复材料，均存在缺损部位骨量丢失风险。现有骨修复材料多采用仿生设计，结合有机和无机材料构建修复平台。磷酸钙骨水泥（CPC）和半水α
‑
硫酸钙（CSH）虽然得到了临床应用，但CPC注射性能差，易塌陷，而CSH骨诱导能力差。可注射水凝胶具有固有的生物相容性、生物降解性和可注射性，在多生物领域得到了应用。但是作为骨修复材料，其力学性能的弊端限制了其应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种多重交联的可注射骨修复水凝胶制备材料及其制备方法，该可注射骨修复水凝胶的力学性能显著提升，并且在功能设计上，同时满足生物相容性高，可注射性强，骨诱导能力好，光热转化效率高。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种可注射骨修复水凝胶材料，包括水凝胶基体以及多重交联改性剂；上述水凝胶基体至少包括羧甲基壳聚糖、氧化海藻酸镁，上述多重交联改性剂包括丝素蛋白、多巴胺包裹纳米羟基磷灰石。
[0006]本专利技术构建了一种骨缺损修复可注射水凝胶体系，该水凝胶以羧甲基壳聚糖、氧化海藻酸镁为基体，可在常温下短时间内成胶，满足临床注射要求。该体系中无机成分纳米羟基磷灰石，并非单纯以物理方式结合，而是通过有机分子包裹，进一步实现了化学交联，使体系凝胶性能更加稳定。此外本体系水凝胶还加入了丝素蛋白，利用丝素蛋白的机械性能和双重化学交联，进一步提升了水凝胶的力学性能。以此获得了注射性能、力学性能、生物性能满足临床骨缺损的修复的可注射水凝胶。且该水凝胶具有较强的光热转化效率，对成骨细胞增殖具有明显的促进作用。
[0007]对本专利技术而言，水凝胶基体中采用柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物替代羧甲基壳聚糖。本专利技术采用柯里拉京与羧甲基壳聚糖研磨复配得到柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物，再与氧化海藻酸镁构建水凝胶网络体系，对其网络结构产生有益的影响，使水凝胶具有更优的力学性能，其弹性模量和压缩强度显著提升；并且制得的水凝胶具有良好的生物相容性及降解性，一定程度上能够促进水凝胶促细胞增殖、成骨细胞诱导骨化能力，提升水凝胶
的光热转化性能。
[0008]对本专利技术而言，上述柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物的制备方法，包括：在柯里拉京、羧甲基壳聚糖中加入去离子水湿润混合，研磨至干燥蓬松状，制得柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物。
[0009]对本专利技术而言，柯里拉京与羧甲基壳聚糖的质量比为1:5
‑
7。
[0010]对本专利技术而言，上述氧化海藻酸镁由海藻酸镁通过高碘酸钠氧化而得。
[0011]具体的，上述氧化海藻酸镁的制备方法，包括：将海藻酸镁MA溶于去离子水，充分搅拌，获得浓度为0.015
‑
0.025g/mL的MA溶液；加入高碘酸钠，在室温避光条件下搅拌反应12
‑
15h，加入乙二醇继续反应2
‑
3h以终止氧化反应；去离子水透析72
‑
84h，将透析后的溶液在
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80
‑‑
85℃条件下冷冻并干燥，获得氧化海藻酸镁OMA。
[0012]对本专利技术而言，MA与高碘酸钠的质量比为1:1
‑
1.5；MA与乙二醇的质量体积比为1g:4
‑
6mL。
[0013]具体的，上述多巴胺包裹纳米羟基磷灰石的制备方法，步骤为：将纳米羟基磷灰石溶于pH 8
‑
9 Trils缓冲液，充分搅拌后超声20
‑
30min，获得浓度为0.1
‑
0.3wt%的溶液A；取盐酸多巴胺溶于去离子水，充分搅拌混合，获得浓度为0.1
‑
0.3wt%的溶液B；将溶液A以恒定速度逐滴加到溶液B中搅拌混合，搅拌速度500
‑
1000r/min，持续搅拌12
‑
24h，冷冻干燥，得到多巴胺包裹的纳米羟基磷灰石PHA。
[0014]对本专利技术而言，纳米羟基磷灰石与盐酸多巴胺的质量比为1:1
‑
1.3。
[0015]本专利技术还提供了上述可注射骨修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基壳聚糖、氧化海藻酸镁溶于去离子水中，然后加入改性剂丝素蛋白及多巴胺包裹纳米羟基磷灰石，搅拌5
‑
10min后静置，即可得到改性后的羧甲基壳聚糖
‑
氧化海藻酸镁水凝胶；或，将柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物、氧化海藻酸镁溶于去离子水中，然后加入改性剂丝素蛋白及多巴胺包裹纳米羟基磷灰石，搅拌5
‑
10min后静置，即可得到改性后的柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物
‑
氧化海藻酸镁水凝胶。
[0016]对本专利技术而言，去离子水中羧甲基壳聚糖或柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物的百分含量为4
‑
6%；羧甲基壳聚糖或柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物与氧化海藻酸镁的质量比为1:0.7
‑
1；羧甲基壳聚糖或柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物与丝素蛋白、多巴胺包裹纳米羟基磷灰石的质量比为5:2
‑
3:1.5
‑
2.5。
[0017]对本专利技术而言，水凝胶的弹性模量≥0.16MPa，压缩强度≥0.19MPa；更优选地，水凝胶的弹性模量≥0.18MPa，压缩强度＞0.25MPa。
[0018]本专利技术还公开了上述制备方法制得的水凝胶在制备骨修复材料、吸附材料以及载体材料中的用途。
[0019]本专利技术还公开了一种组合物，包含上述制备方法制得的水凝胶，上述组合物具有如下功效：止血活性、促成骨细胞增殖活性及成骨细胞诱导骨化活性。
[0020]更优选地，上述组合物还包括茶黄素，其中茶黄素用量为水凝胶质量的5
‑
10%。本专利技术制备的水凝胶具有良好的生物活性，将其与茶黄素复配使用，应用于保健品、药剂中，得到的产品具有良好的生物相容性及降解性同时，具有更高的止血性能；且当茶黄素与柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物同时存在的条件下，水凝胶的促细胞增殖、成骨细胞诱导骨化
能力以及止血能力进一步提升。
[0021]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种可注射骨修复水凝胶的制备方法。该水凝胶采用半湿润研磨法制备柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物，然后以柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物或羧甲基壳聚糖、氧化海藻酸镁为基体，满足临床注射需求，在此基础上加入丝素蛋白与多巴胺包裹纳米羟基磷灰石对水凝胶进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可注射骨修复水凝胶材料，其特征在于，包括水凝胶基体以及多重交联改性剂；所述水凝胶基体至少包括羧甲基壳聚糖、氧化海藻酸镁，所述多重交联改性剂包括丝素蛋白、多巴胺包裹纳米羟基磷灰石。2.根据权利要求1所述的一种可注射骨修复水凝胶材料，其特征在于：所述水凝胶基体中采用柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物替代羧甲基壳聚糖。3.权利要求2中所述柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物的制备方法，包括：在柯里拉京、羧甲基壳聚糖中加入去离子水湿润混合，研磨至干燥蓬松状，制得柯里拉京/羧甲基壳聚糖复合物。4.权利要求1中所述氧化海藻酸镁的制备方法，包括：所述氧化海藻酸镁由海藻酸镁通过高碘酸钠氧化而得。5.根据权利要求4所述的氧化海藻酸镁的制备方法，其特征在于：所述海藻酸镁与高碘酸钠的质量比为1:1
‑
1.5。6.权利要求1所述的可注射骨修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基壳聚糖、氧化海藻酸镁溶于去离子水中，然后加入改性剂丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞清江，施泽文，竺亚斌，刘辰，庞倩，
申请(专利权)人：宁波大学中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：发明
国别省市：