一种用于骨关节炎治疗的壳聚糖/明胶复合膏体材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于骨关节炎治疗的壳聚糖/明胶复合膏体材料。所述壳聚糖/明胶复合膏体材料的制备方法包括以下步骤：将环糊精修饰的壳聚糖衍生物溶于醋酸水溶液中，获得混合溶液；将三聚磷酸钠溶液与混合溶液混合，搅拌离心，获得壳聚糖纳米粒子；在水浴加热条件下，将5～8％(w/v)的明胶溶液与所述壳聚糖纳米粒子混合，使所述壳聚糖纳米粒子均匀分散于明胶溶液，获得所述壳聚糖/明胶复合膏体材料。所述壳聚糖/明胶复合膏体材料在模拟体液环境中也能保持稳定的力学性质，具有优异的粘弹性质；此外，所述壳聚糖/明胶复合膏体材料还具有良好的可注射性，生物相容性，以及较好的抗炎效果，能够促进关节软骨损伤修复。能够促进关节软骨损伤修复。能够促进关节软骨损伤修复。

【技术实现步骤摘要】
一种用于骨关节炎治疗的壳聚糖/明胶复合膏体材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物材料的
，更具体地，涉及一种用于骨关节炎治疗的壳聚糖/明胶复合膏体材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]关节软骨是厚度为2～4mm的透明软骨，其主要功能是为骨组织之间提供一个光滑表面，并以低摩擦系数促进载荷的传递，发挥着重要的载荷转移功能。关节软骨对关节健康至关重要，关节软骨的损伤是导致肌肉骨骼疾病的一个重要原因。然而，由于关节软骨内没有血管、淋巴管和神经，细胞密度较低，且内部生物力学环境较为复杂，关节软骨损伤后的内在愈合和修复能力有限，给患者、外科医生和理疗师带来了治疗的挑战。
[0003]关节滑液是关节腔内的一种粘性液体，具有润滑和减少关节摩擦的功能，作为关节的生物力学润滑剂而存在。滑液主要由透明质酸和表面活性蛋白等组成。透明质酸是一种线性非支链多糖，是滑液中最丰富的聚合物成分之一，负责填补所有组织中细胞之间的缝隙，增强了滑液的粘度和弹性，从而保证了关节接触处的有利润滑条件。目前对关节滑液的模拟已有许多进展，如Seror等人模拟了不同组分的混合润滑剂，结果显示透明质酸通过润滑剂分子锚定在关节软骨的外表面，与关节磷脂酰胆碱复合物通过水合
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润滑机制提供滑膜关节的极端润滑。Wang等人制备了基于透明质酸和二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)的模拟滑液，结果显示模拟滑液具有低摩擦系数、高承载能力和良好的润滑能力。Wathier等人通过开环移位聚合制备了一种高分子聚合物(7
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carboxylic)，当它溶解在水溶液中并涂抹在人软骨表面时，可以减少界面上的摩擦并起到润滑剂的作用，其性能与滑液相似。仿生聚合物刷具有较低摩擦系数，可以通过水化作用起到减少磨损的作用，如Liu等人开发了一种刷状微凝胶(PSPMK)，该微凝胶具有水合润滑能力和影响药物释放的温敏性，为设计智能滑液提供了可能性，并且其润滑和药物负载能力的结合使其作为关节润滑剂在骨关节炎治疗具有临床潜力。尽管已有许多模拟关节滑液的研究，但仍缺少对关节滑液生物力学特征的构建，因此相关仿生材料也常因力学性能与生物功能的不匹配而导致应用受限。
[0004]目前，关节软骨疾病的常用治疗方法主要有自体软骨细胞植入(ACI)，但ACI手术时间长，后续护理非常复杂。而随着体外扩增代数的增加，软骨细胞很难保持其表型，去分化现象很容易发生。此外，关节内注射透明质酸可以显著缓解早中期膝骨性关节炎患者的疼痛，透明质酸可以作为关节内机械粘度的补充剂，起到润滑、减震、减摩等关节保护作用，也可以通过促进内源性透明质酸的分泌，重建关节的内稳态。但由于透明质酸容易被酶促降解并且在关节内停留时间短，因此透明质酸的临床疗效有限，注射透明质酸治疗骨关节炎的方法存在较大争议。

技术实现思路

[0005]针对上述现有的技术问题，本专利技术的首要目的在于提供一种用于骨关节炎治疗的壳聚糖/明胶复合膏体材料，制备获得的壳聚糖/明胶复合膏体材料在模拟体液环境中能保持稳定的力学性质，具有优异的粘弹性质；此外，所述壳聚糖/明胶复合膏体材料还具有良好的可注射性，生物相容性，以及较好的抗炎效果，能够促进关节软骨损伤修复。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供上述用于骨关节炎治疗的壳聚糖/明胶复合膏体材料在制备促进关节软骨损伤修复和/或治疗炎症的产品中的应用。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：
[0008]一种用于骨关节炎治疗的壳聚糖/明胶复合膏体材料，所述壳聚糖/明胶复合膏体材料的制备方法包括以下步骤：
[0009]S1.将环糊精修饰的壳聚糖衍生物溶于醋酸水溶液中，获得混合溶液；
[0010]S2.将三聚磷酸钠溶液与步骤S1中混合溶液混合，搅拌离心，获得壳聚糖纳米粒子；
[0011]S3.在水浴加热条件下，将5～8％(w/v)的明胶溶液与所述壳聚糖纳米粒子混合，使所述壳聚糖纳米粒子均匀分散于明胶溶液，获得所述壳聚糖/明胶复合膏体材料。
[0012]专利技术人团队通过对模拟关节滑液的生物力学特征进行长期的研究，以壳聚糖衍生物为原料，通过三聚磷酸钠离子交联，组装制备了壳聚糖纳米粒子，随后将壳聚糖纳米粒子与明胶混合，壳聚糖衍生物上修饰的特定的羧甲基
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β
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环糊精基团能与明胶之间形成主客体相互作用，进而制备获得了一种具有良好力学性能的壳聚糖/明胶复合膏体材料；专利技术人在研发过程中进一步发现明胶的浓度也会影响膏体材料的力学性能(粘弹性质)，当壳聚糖纳米粒子与特定质量体积比(5～8％(w/v))的明胶结合时，能够构建一种性能优异，且极其适合作为关节滑液的壳聚糖/明胶复合膏体材料。所述壳聚糖/明胶复合膏体材料在模拟体液环境中能保持稳定的力学性质，不易被酶降解；且所述壳聚糖/明胶复合膏体材料还具有优异的粘弹性质，以及具有典型的剪切稀化性质，反映其良好的可注射性。此外，所述壳聚糖/明胶复合膏体材料可有效抑制脂多糖(LPS)导致的炎症，能够促进大量软骨细胞和特异性基质的产生，修复软骨组织；表明所述壳聚糖/明胶复合膏体材料具有良好的生物相容性，良好的抗炎效果以及促进关节软骨损伤修复的作用。
[0013]优选地，所述环糊精选自羧甲基
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β
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环糊精。
[0014]优选地，所述环糊精修饰的壳聚糖衍生物的分子量为(0.5～3)
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106，所述环糊精修饰的壳聚糖衍生物的取代度为10～30％。专利技术人通过研究发现，壳聚糖衍生物的取代度会影响壳聚糖纳米粒子与明胶的结合程度，取代度越大，壳聚糖纳米粒子与明胶结合的越紧密，进而影响壳聚糖/明胶复合膏体材料力学性能以及粘弹性能，高取代度的壳聚糖衍生物制备获得的壳聚糖/明胶复合膏体材料难以作为关节滑液用于关节软骨损伤修复。
[0015]进一步优选地，所述步骤S1中，所述环糊精修饰的壳聚糖衍生物的分子量为(1～1.5)
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106，所述环糊精修饰的壳聚糖衍生物的取代度为15～20％。
[0016]优选地，所述步骤S1中，所述醋酸溶液为0.5～2％(v/v)的醋酸水溶液。
[0017]优选地，所述步骤S2中，所述三聚磷酸钠溶液和混合溶液的体积比为1～1.5：1。
[0018]进一步优选地，所述步骤S2中，所述三聚磷酸钠溶液和混合溶液的体积比为1：1。
[0019]优选地，所述壳聚糖纳米粒子和所述明胶溶液的质量体积比为0.01～4mg/mL。
[0020]优选地，所述壳聚糖纳米粒子和所述明胶溶液的质量体积比为2～4mg/mL。
[0021]优选地，所述三聚磷酸钠溶液为0.2～0.8％(w/v)的三聚磷酸钠溶液。专利技术人通过研究发现，对于本体系制备的壳聚糖/明胶复合膏体材料而言，三聚磷酸钠溶液的浓度过低，体系的交联作用太弱，不能够形成稳定的壳聚糖纳米粒子；而三聚磷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于骨关节炎治疗的壳聚糖/明胶复合膏体材料，其特征在于，所述壳聚糖/明胶复合膏体材料的制备方法包括以下步骤：S1.将环糊精修饰的壳聚糖衍生物溶于醋酸水溶液中，获得混合溶液；S2.将三聚磷酸钠溶液与步骤S1中混合溶液混合，搅拌离心，获得壳聚糖纳米粒子；S3.在水浴加热条件下，将5～8％(w/v)的明胶溶液与所述壳聚糖纳米粒子混合，使所述壳聚糖纳米粒子均匀分散于明胶溶液，获得所述壳聚糖/明胶复合膏体材料。2.根据权利要求1所述壳聚糖/明胶复合膏体材料，其特征在于，所述步骤S1中，所述环糊精选自羧甲基
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环糊精。3.根据权利要求2所述壳聚糖/明胶复合膏体材料，其特征在于，所述步骤S1中，所述环糊精修饰的壳聚糖衍生物的分子量为(0.5～3)
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106，所述环糊精修饰的壳聚糖衍生物的取代度为10～30％。4.根据权利要求1所述壳聚糖/明胶复合膏体材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖林，徐维畅，朱静，张超，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：