一种可生物降解的高机械强度有机/无机复合水凝胶制备方法及其用途技术

本发明专利技术涉及一种含有羟基磷灰石(HAP)纳米颗粒的复合凝胶及其制备方法和用途。该复合凝胶中无机成分为原位制备的HAP纳米颗粒，有机基体为预辐射法制备的过氧化胶束(pMIC)聚丙烯酰胺凝胶、过氧化线性高分子链聚丙烯酰胺凝胶或聚乙烯醇凝胶，复合凝胶中HAP与聚合物的质量比为1∶5～1∶3之间。本发明专利技术利用了循环冷冻一解冻法处理凝胶，然后用电泳法在凝胶内部原位生成HAP纳米颗粒。该方法使HAP较为均匀地分散在凝胶内部，且得到了空心球结构的HAP，不仅增强了材料的力学性能，同时提高了材料的生物活性，使其在关节软骨的修复及作为组织工程材料方面具有潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可生物降解的高机械强度有机/无机复合水凝胶，其含有羟基磷灰石(HAP)纳米颗粒，本专利技术还涉及该复合水凝胶的制备方法以及其用途，属于生物医用复合材料领域。
技术介绍
人工骨修复和替代材料主要包括三种:金属材料(包括钛基合金、钴基合金等医用金属材料)；高分子材料(包括聚乙烯、聚乳酸等)；陶瓷材料(包括氧化铝陶瓷、生物玻璃陶瓷、磷酸钙基生物陶瓷等) 。金属假体存在松动、断裂、组织相容性差、不可降解等问题。一些可降解聚合物作为骨修复材料又存在如下问题:缺乏良好的细胞亲和性和亲水性，机械强度低等缺点。如广为应用的聚乳酸(PLA)、聚谷氨酸(PGA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)等支架是疏水性材料，这不利于种子细胞在材料上的均匀分布和营养物质、细胞代谢产物等的渗透。而生物陶瓷成型性能不理想，且存在强度低、脆性大、韧性差等，这些都限制了其临床应用。羟基磷灰石(HAP)因其化学成分和晶体结构与人体骨骼组织的主要无机矿物成分基本相同，引入人体后不会产生排异反应，故其作为骨修复替代材料在国内外的临床应用历史已有几十年。但传统的羟基磷灰石颗粒尺寸大，因而脆性较大、缺乏可塑性、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有羟基磷灰石(HAP)纳米颗粒的有机/无机复合水凝胶材料，该复合材料采用选自过氧化胶束聚丙烯酰胺水凝胶、过氧化线性高分子链聚丙烯酰胺水凝胶、或聚乙烯醇水凝胶中的水凝胶作为进行矿化的基体，并采用电泳的方法在凝胶内部原位生成纳米羟基磷灰石颗粒，其中羟基磷灰石与作为进行矿化的基体的水凝胶中的聚合物的质量比为1∶5～1∶3之间。

【技术特征摘要】
1.一种含有羟基磷灰石(HAP)纳米颗粒的有机/无机复合水凝胶材料，该复合材料采用选自过氧化胶束聚丙烯酰胺水凝胶、过氧化线性高分子链聚丙烯酰胺水凝胶、或聚乙烯醇水凝胶中的水凝胶作为进行矿化的基体，并采用电泳的方法在凝胶内部原位生成纳米羟基磷灰石颗粒，其中羟基磷灰石与作为进行矿化的基体的水凝胶中的聚合物的质量比为1: 5 1: 3之间。2.根据权利要求1所述的含有羟基磷灰石(HAP)纳米颗粒的有机/无机复合水凝胶材料，其中轻基磷灰石纳米颗粒的尺寸为500nm_l μ m。3.一种含有羟基磷灰石(HAP)纳米颗粒的有机/无机复合水凝胶材料的制备方法，当所述有机/无机复合水凝胶材料采用过氧化胶束聚丙烯酰胺水凝胶作为进行矿化的基体时，该方法包括以下步骤: (1)制备过氧化胶束聚丙烯酰胺水凝胶； (2)对过氧化胶束聚丙烯酰胺水凝胶进行循环冷冻-解冻处理； (3)原位制备纳米羟基磷灰石； 当所述有机/无机复合水凝胶材料采用过氧化线性高分子链聚丙烯酰胺水凝胶作为进行矿化的基体时，该方法包括以下步骤: (1)制备过氧化线性高分子链聚丙烯酰胺水凝胶； (2)对过氧化线性高分子链聚丙烯酰胺水凝胶进行循环冷冻-解冻处理； (3)原位制备纳米羟基磷灰石； 当所述有机/无机复合水 凝胶材料采用聚乙烯醇水凝胶作为进行矿化的基体时，该方法包括以下步骤: (1)制备聚乙烯醇凝胶； (2)原位制备纳米羟基磷灰石。4.根据权利要求3的方法，其特征在于，当所述有机/无机复合水凝胶材料采用过氧化胶束聚丙烯酰胺水凝胶作为进行矿化的基体时， 步骤(I)制备过氧化胶束聚丙烯酰胺水凝胶包括以下子步骤: ①配制聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物胶束水溶液，将其转移至玻璃容器中，在通氧的条件下，通过预辐射法，例如采用6tlCo Y -射线辐照，得到过氧化的表面活性剂溶液； ②准备丙烯酰胺单体或水溶液； ③将过氧化的表面活性剂溶液和丙烯酰胺单体或丙烯酰胺单体溶液以1:1 5，优选1:1 2，更优选1:1 3的体积比混合均匀，转移至模具中，放置于真空保干器内，将真空保干器抽真空后通入惰性气体； ④把真空保干器放在40-60°C的环境中反应，过氧化物在加热条件下发生分解产生自由基，引发单体聚合，即可得到水凝胶； 步骤(2)对过氧化胶束聚丙烯酰胺水凝胶进行循环冷冻-解冻处理包括以下子步骤: ①定向冷冻:将制备好的水凝胶夹在两块聚四氟乙烯板之间，然后在聚四氟乙烯板的外面贴上两块铁板，在盛有液氮的容器内匀速下降，在凝胶所有部分均被冻住以后停止下降； ②在定向冷冻完成后，将凝胶置于室温下解冻；③循环重复进行上述子步骤①和②，优选循环重复进行3 8次，更优选4 6次，最优5次； 步骤(3)原位制备纳米羟基磷灰石包括以下子步骤: ①将制备好的水凝胶用含有Tris-HCl的氯化钙溶液溶胀至期望的含水量； ②将溶胀好的水凝胶放置在两块玻璃板之间，并夹持于电泳仪上，电泳仪两极的溶液分别通过与水凝胶接触形成通路，电泳仪上方的槽盛放磷酸氢二钠溶液并与电源负极相连，电泳仪下方的槽盛放含有Tris-HCl的氯化钙溶液并与电源正极相连，当电源接通后，Ca2+与P043_和ΗΡ042_在凝胶内部相遇时发生反应，得到纳米羟基磷灰石。5.根据权利要求4的方法，其特征在于，在步骤(I)中，在子步骤①中，所述共聚物胶束水溶液浓度为5 15g/L,优选6 14g/L,更优选8 12g/L,最优选10g/L,所述共聚物是EO106PO70EO106 ;和 / 或 在子步骤②中，丙烯酰胺单体水溶液浓度为3 10M，优选4 8M，更优...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志勇，贺昌城，汪辉亮，苏允兰，王笃金，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：