【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医用的配置品，尤其涉及一种光交联仿生自矿化水凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
1、水凝胶材料在生物医学工程领域具有重大的应用前景。特别是在口腔相关疾病诊疗工作中，常面临不规则骨缺损修复的需要，如牙周炎、种植体周围炎、拔牙等疾病或诊疗操作造成不规则牙槽骨缺损，通过水凝胶填塞，可以起到止血、抗炎、促进骨修复的作用。
2、细胞所处的3d微环境对于干细胞命运具有重要的调控作用，胶原作为细胞外基质的主要成分，被广泛应用于体外构建组织修复支架。例如，公开号为cn114732958a的中国专利选用重要结构蛋白ⅰ型胶原和天然多糖衍生物羧甲基纤维素作为原料，可以制得新型胶原-羧甲基纤维素/磷灰石复合材料，原料来源丰富且均具有良好的生物相容性，制备时也不使用任何交联剂(如戊二醛、碳二亚胺盐等)或粘合剂，可避免添加剂可能带来的毒性残留的问题。然而，该专利技术所得材料缺乏纳米磷灰石与胶原的有序组装，无法形成仿生胶原纤维内矿化纳米结构，且制备需要冷冻干燥并研磨过筛，无法实现原位成形，限制了其在临床中的应用潜力。
3、无定形磷酸钙由于具有良好的生物活性、细胞黏附性、可控的生物降解速率和优异的骨传导性能，在生物医学领域有着广阔的应用(无定形磷酸钙及其在生物医学中的应用[j].无机材料学报,2007,22(5):775-782.)。公开号为cn115957237a的中国专利在牙齿矿化凝胶引入杂合无定形磷酸钙的矿化成分，可以提供稳定的钙磷源，诱导牙齿的矿化，并可掺入金属离子盐和氟化物添加剂调节无定形磷酸钙矿化成分的杂合程度
4、骨组织作为矿化硬组织，具有精密的层级微观结构，纳米尺度上，胶原纤维与纳米羟基磷灰石晶体有序组装构成矿化胶原纤维。无定形磷酸钙液相前体(acp)是矿化的重要成分，体外可以通过非胶原蛋白类似物聚电解质诱导形成无定形磷酸钙液相前体(pilp)，进而介导胶原纤维的纤维内仿生矿化。然而，pilp通常是在较低钙磷浓度下合成的，不足以在宏观尺度上提供骨愈合所需的矿物质，需要对胶原支架进行预矿化，存在耗时冗长、步骤繁琐、效率不高、无法原位成型的缺点，制约了其在骨组织工程中的应用潜力。
5、纤维的矿化形式对其作为生物支架的应用同样具有显著影响。相比于目前采用普通的外矿化工艺或未矿化的胶原，纤维内矿化的胶原可赋予骨组织坚韧而动态的特性，能够更好地发挥各项生理功能。利用聚丙烯酸等聚电解质诱导pilp可以实现胶原纤维支架的纤维内矿化，构建具有纤维内矿化特性的胶原支架。然而，聚丙烯酸等聚电解质的生物相容性有限，不具备天然细胞外基质的理化性质，不适合作为细胞3d培养的凝胶基质，制约了其在医用水凝胶材料中的应用。
6、因此，开发一种绿色、安全、来源广泛的聚电解质稳定剂，与胶原共同构建能够在植入体内后自发募集矿物离子的原位自矿化胶原基凝胶是一种理想的解决途径。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，在本专利技术的第一方面，提供了一种操作简捷的仿生自矿化水凝胶的制备方法，采用光交联工艺，包括如下步骤：
2、(1)将甲基丙烯酸酐加至羧甲基纤维素的水溶液，混合得到预反应液；
3、(2)所述预反应液进行酯化反应，所得粗产物经纯化、干燥，得到甲基丙烯酸酯化羧甲基纤维素；
4、(3)将所述甲基丙烯酸酯化羧甲基纤维素溶于缓冲溶液，所得溶液与甲基丙烯酰胺化i型胶原溶液、光引发剂进一步混合，并调节ph呈碱性，得到凝胶前体溶液；
5、(4)所述凝胶前体溶液经温敏自组装、光交联，得到仿生自矿化水凝胶。
6、本方法制备的仿生自矿化水凝胶，由甲基丙烯酰胺化i型胶原、甲基丙烯酸酯化羧甲基纤维素及光引发剂复合所得的凝胶前体溶液经温敏自组装、光交联制成。甲基丙烯酰胺化i型胶原和甲基丙烯酸酯化羧甲基纤维素通过蓝光照激发甲基丙烯基团聚合实现光交联。
7、优选的，所述步骤(1)中，所述羧甲基纤维素的单体与甲基丙烯酸酐的摩尔比为1：1～100。
8、步骤中，羧甲基纤维素的来源是多元且广泛的，例如源于植物纤维素、海洋生物纤维素、细菌纤维素等的羧甲基纤维素，皆可作为满足本专利技术需求的原料进行适当选择。
9、优选的，所述步骤(2)中，所述酯化反应在ph＝8～9的环境下进行，酯化反应的温度为0～4℃，反应时间为4～24h。
10、工艺中可采用本领域常规的方法对粗产物完成纯化和干燥。例如，根据产物的溶解性，可将粗产物溶液置于过量乙醇中进行醇沉，收集沉淀并采用去离子水中对其进行透析，以彻底去除反应残余物质。此外，在避光条件下进行冷冻干燥，是特别适用于本方法的干燥方式。
11、优选的，所述步骤(3)中，所述缓冲溶液的ph与人体血液一致，其类型包括tbs缓冲液、mes缓冲液、hepes缓冲液中的一种。
12、进一步优选的，当所述缓冲溶液含有钙离子和磷酸根离子时，钙离子的浓度为4.5mm～9m，钙元素和磷元素的摩尔比为15：7～9。
13、预矿化需要先制备胶原支架，再把胶原支架提前浸泡在钙磷溶液中至少2～3d，矿化完成再培养细胞或植入体内。而本专利技术的仿生自矿化水凝胶具有自发实现内矿化的能力，可以根据其使用的环境选择缓冲溶液是否含有钙、磷元素，为其应用提供更多的选择性和灵活性。
14、优选的，所述步骤(3)中，所述凝胶前体溶液的ph＝8～9。
15、优选的，所述步骤(3)中，以质量百分比计，所述凝胶前体溶液中，甲基丙烯酰胺化i型胶原的含量为0.1％～10％，甲基丙烯酸酯化羧甲基纤维素的含量为0.25％～5％，光引发剂的含量为0.15％～1％。
16、本领域中，甲基丙烯酰胺化i型胶原溶液的常规配制方法是将甲基丙烯酰胺化i型胶原溶于醋酸溶液。另外，基于甲基丙烯基团的光引发聚合反应，光交联可采用适用于本领域的合适类型的光引发剂，其选择是多样的。可以采用成熟的商用品如irgacure 2959光引发剂，亦可采用如苯基(2,4,6-三甲基甲酰基)磷酸锂盐(lap)、核黄素等作为光引发剂。
17、优选的，所述步骤(4)中，所述温敏自组装的方法如下：凝胶前体溶液在35～38℃，相对湿度为90％～100％的环境中静置至自组装完成。
18、在本专利技术的第二方面，提供了一种具有良好的促成骨性能的仿生自矿化水凝胶，采用本专利技术第一方面的方法制成。
19、在本专利技术的第三方面，提供了本专利技术第二方面的仿生自矿化水凝胶的应用，具体是作为原料在制备生物修复材料中的应用。例如在制备骨修复材料、牙周组织再生修复材料、种植体周组织再生修复材料、拔牙创止血修复材料的应用。
20、基于以上技术方案，本专利技术的专利技术构思和原理在于，选择羧甲基纤维素作为原料，羧甲基纤维素具有类似细胞外基质多糖的特性，同时包含有羧基、羟基等极性基团，具有良好的可修饰性。此外，羧甲基纤维素具有良好的生物安全本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种仿生自矿化水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述羧甲基纤维素的单体与甲基丙烯酸酐的摩尔比为1：1～100。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述酯化反应在pH＝8～9的环境下进行，酯化反应的温度为0～4℃，反应时间为4～24h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述缓冲溶液的pH与人体血液一致，其类型包括TBS缓冲液、MES缓冲液、HEPES缓冲液中的一种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：当所述缓冲溶液含有钙离子和磷酸根离子时，钙离子的浓度为4.5mM～9M，钙元素和磷元素的摩尔比为15：7～9。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述凝胶前体溶液的pH＝8～9。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，以质量百分比计，所述凝胶前体溶液中，甲基丙烯酰胺化I型胶原的含量为0.1％～10％，甲基丙烯酸酯化羧甲基纤维素的含量
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，所述温敏自组装的方法如下：凝胶前体溶液在35～38℃，相对湿度为90％～100％的环境中静置至自组装完成。
9.一种仿生自矿化水凝胶，其特征在于：采用如权利要求1～8任一项所述的方法制成。
10.一种如权利要求9所述的仿生自矿化水凝胶的应用，其特征在于：作为原料在制备生物修复材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种仿生自矿化水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述羧甲基纤维素的单体与甲基丙烯酸酐的摩尔比为1：1～100。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述酯化反应在ph＝8～9的环境下进行，酯化反应的温度为0～4℃，反应时间为4～24h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述缓冲溶液的ph与人体血液一致，其类型包括tbs缓冲液、mes缓冲液、hepes缓冲液中的一种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：当所述缓冲溶液含有钙离子和磷酸根离子时，钙离子的浓度为4.5mm～9m，钙元素和磷元素的摩尔比为15：7～9。
6.根...
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