【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料，具体涉及一种类骨膜材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、因创伤、肿瘤切除术或感染等引起的骨缺损是临床常见问题，而骨缺损往往伴随骨骼表面骨膜组织的损伤。在天然骨组织中，骨表面被覆的骨膜在骨的生长发育及正常功能的维持中至关重要，其作为重要界面，能增加骨与周围组织间的融合，是骨组织再生尤其是骨缺损修复过程中骨整合、骨塑建及骨重塑的关键。因此，研究与开发具有类骨膜结构和功能的仿生材料，是实现材料与机体组织融合并修复骨缺损的基础。理想的骨膜材料应具备良好的组织相容性、促血管生成、促细胞增殖和分化、与正常骨膜组织相似的力学性能、以及材料降解速度与组织再生速度相匹配等特点。
2、目前，研究者多采用天然或合成高分子材料用于仿生骨膜的构建，天然高分子材料主要包括壳聚糖、胶原、海藻酸钠和明胶等；人工合成高分子材料主要包括聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚(乙烯醇)、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯等。其中，天然高分子材料构建的类骨膜材料具有良好的生物力学性能但生物活性较低；天然高分子材料虽然具有良好的生物学活性，但其力学性能不足。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足和缺点，本专利技术的首要目的在于提供一种类骨膜材料的制备方法。该制备方法通过采用天然高分子材料海藻酸钠与盐酸多巴胺、骨有机成分i型胶原(col i)及骨无机成分纳米羟基磷灰石(nhap)进行复合，通过优化反应条件(溶液浓度、反应时间、反应温度)，制备具有良好粘附性及延展性
2、本专利技术的第二目的在于提供上述制备方法制备得到的类骨膜材料，该类骨膜材料具有良好的力学性能、生物相容性和生物活性。
3、本专利技术的第三目的在于提供上述类骨膜材料的应用。
4、本专利技术的首要目的通过下述技术方案实现：
5、一种类骨膜材料的制备方法，包括以下步骤，
6、(1)海藻酸水凝胶的制备：将天然高分子海藻酸钠(sa)溶于去离子水，室温搅拌，配制海藻酸钠溶液；将纳米羟基磷灰石(nhap)加入至海藻酸钠溶液中，超声分散；添加羧基活化剂和羧基稳定剂，搅拌均匀，加入盐酸多巴胺(da·hcl)，继续搅拌均匀后倒入模具中静置成胶，制备成海藻酸水凝胶；
7、(2)海藻酸/胶原复合膜的制备：将步骤(1)中海藻酸水凝胶浸泡于骨有机成分i型胶原(col i)中，充分透析后，干燥成膜制备成海藻酸/胶原复合膜；
8、(3)类骨膜材料的构建：将步骤(2)中海藻酸/胶原复合膜依次浸泡于氯化钙溶液和氯化铁溶液，制备得到类骨膜材料。
9、优选地，步骤(1)中所述羧基活化剂为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳化二亚胺盐酸盐(edc·hcl)；所述羧基稳定剂为n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)，所述羧基活化剂和羧基稳定剂的摩尔质量比为1：1。
10、优选地，所述1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳化二亚胺盐酸盐、盐酸多巴胺与海藻酸钠的摩尔质量比为1：1：2～3；所述纳米羟基磷灰石与海藻酸钠的摩尔质量比为1：25～30。
11、优选地，步骤(1)中所述海藻酸钠溶液的质量浓度为1.5％～2％，优选为2％。
12、优选地，步骤(1)中所述1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳化二亚胺盐酸盐、盐酸多巴胺与海藻酸钠的摩尔质量比为1:1:2；所述纳米羟基磷灰石与海藻酸钠的摩尔质量比为1：25。
13、优选地，步骤(1)中所述超声温度为20～25℃，超声时间为30～40min。
14、优选地，步骤(1)中所述超声温度为20℃，超声时间为30min。
15、优选地，步骤(2)中所述骨有机成分i型胶原浓度为1～1.5％，优选为1％。
16、优选地，步骤(2)中所述透析时间为24～48h，干燥温度为45～50℃；干燥时间为48h，浸泡时间为12～24h。
17、优选地，步骤(2)中所述透析时间为48h，干燥温度为45℃；干燥时间为48h，浸泡时间为24h。
18、优选地，步骤(3)中所述氯化钙溶液的质量浓度为1～2％，浸泡时间为4～6h；所述氯化铁溶液的质量浓度为0.1～0.2％，浸泡时间为18～24h。
19、优选地，步骤(3)中所述氯化钙溶液的质量浓度为2％，浸泡时间是为6h；所述氯化铁溶液的质量浓度为0.2％，浸泡时间为24h。
20、本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现：
21、一种由上述制备方法制备得到的类骨膜材料，该类骨膜材料具有良好的力学性能、生物相容性和生物活性。
22、本专利技术的第三目的通过下述技术方案实现：
23、一种类骨膜材料在骨缺损修复过程中的应用。
24、本专利技术采用天然高分子材料海藻酸钠(sa)与盐酸多巴胺(da·hcl)、骨有机成分i型胶原及骨无机成分纳米羟基磷灰石(nhap)进行复合，通过优化反应条件(溶液浓度、反应时间、反应温度等)，制备了具有良好粘附性及延展性的复合膜材料，继而通过铁离子处理获得具有良好力学性能及生物学活性的类骨膜材料(有机/无机杂化膜材料)。其中，通过搭建基于共价键与离子键的双重交联网络平台赋予膜材料良好的成型性及力学性能(柔韧性)；通过多巴胺的引入赋予膜材料良好的粘附性能；通过在膜材料内添加天然骨有机成分col i与骨无机成分nhap赋予膜材料良好的生物相容性；通过在膜材料内引入高价铁离子进行分子链内离子交换，一方面有效提高膜材料的力学强度(抗拉强度)，有效解决了海藻酸基膜材料在培养基中易发生解交联，造成膜脆性增加、力学强度急剧下降的问题，另一方面适宜浓度的铁离子引入可有效促进血管形成及骨再生。
25、相对于现有技术而言，本专利技术具有如下优点及有益效果：
26、(1)、本专利技术设计创新性地以多种高分子材料为基材开发具有良好力学性能、生物相容性及血管与骨再生诱导能力的新型有机/无机类骨膜材料，本专利技术设计的新型高分子类骨膜与单纯的海藻酸钠膜相比，溶胀性能降低，力学性能提高；
27、(2)、本专利技术制备的类骨膜具有良好的表面刚度可以为细胞提供良好的粘附生长条件，对骨髓间充质干细胞和静脉内皮细胞有良好的细胞相容性；
28、(3)、本专利技术所述类骨膜材料，在制备过程中由于海藻酸钠分子链与三价铁离子螯合能力比钙离子要强，推测可以通过螯合静脉内皮细胞的三价铁离子，降低细胞内铁离子浓度，上调相关血管生成因子；
29、(4)、本专利技术制备的类骨膜本身具有促进骨髓间充质干细胞成骨分化的能力。
30、(5)、本专利技术制备的类骨膜材料还可作为外泌体(参与细胞间通讯、调控组织再生修复、新一代革命性药物载体)负载的优良基材。
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1.一种类骨膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的类骨膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述羧基活化剂为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳化二亚胺盐酸盐所述羧基稳定剂为N-羟基琥珀酰亚胺，所述羧基活化剂和羧基稳定剂的摩尔质量比为1：1。
3.根据权利要求2所述的类骨膜材料的制备方法，其特征在于，所述1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳化二亚胺盐酸盐、盐酸多巴胺与海藻酸钠的摩尔质量比为1：1：2～3；所述纳米羟基磷灰石与海藻酸钠的摩尔质量比为1：25～30。
4.根据权利要求1所述的类骨膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述海藻酸钠溶液的质量浓度为1.5～2％。
5.根据权利要求1所述的类骨膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述超声温度为20～25℃，超声时间为30～40min。
6.根据权利要求1所述的类骨膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述骨有机成分I型胶原浓度为1～1.5％。
7.根据权利要求1所述的类骨膜材料的制备方法，其特征在于，步骤
8.根据权利要求1所述的类骨膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述氯化钙溶液的质量浓度为1～2％，浸泡时间为4～6h；所述氯化铁溶液的质量浓度为0.1～0.2％，浸泡时间为18～24h。
9.一种根据权利要求1至8任一项所述的制备方法制备得到的类骨膜材料。
10.一种根据权利要求9所述的类骨膜材料在骨缺损修复过程中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种类骨膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的类骨膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述羧基活化剂为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳化二亚胺盐酸盐所述羧基稳定剂为n-羟基琥珀酰亚胺，所述羧基活化剂和羧基稳定剂的摩尔质量比为1：1。
3.根据权利要求2所述的类骨膜材料的制备方法，其特征在于，所述1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳化二亚胺盐酸盐、盐酸多巴胺与海藻酸钠的摩尔质量比为1：1：2～3；所述纳米羟基磷灰石与海藻酸钠的摩尔质量比为1：25～30。
4.根据权利要求1所述的类骨膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述海藻酸钠溶液的质量浓度为1.5～2％。
5.根据权利要求1所述的类骨膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵名艳，李海龙，马珊珊，郑鸿，闫守泉，荆凯鹏，李鹏，
申请(专利权)人：广东医科大学附属医院，
类型：发明
国别省市：
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