[發明專利]一種可注射型骨修復材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201010263352.8
• 申請日: 2010-08-25
• 公開（公告）號: CN101934090A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 佘振定;劉偉強;譚榮偉;王明波;黃偉;廖振華;李麗花;李小麗;張文強;王臻
• 申請（專利權）人: 深圳清華大學研究院
• 主分類號: A61L27/20
• 分類號: A61L27/20;A61L27/12;A61L27/38;A61L27/54;A61L27/50;C08B37/04;C08G81/02
• 代理公司: 深圳市維邦知識產權事務所 44269
• 代理人: 王昌花

技術領域

本發明屬于生物活性材料領域，尤其是指一種可注射型骨修復材料及其制備方法。

背景技術

微創技術的發展使可注射骨修復材料成為了生物材料領域的一個重要研究領域。可注射骨修復材料可隨意塑性；能原位固化成型，填充各種復雜的形狀的骨缺損；縮短外科手術時間；創傷小，成本低等優點。另外，可注射材料也可載入細胞、生長因子和基因等。在可注射型的修復材料中，水凝膠因具備類細胞外基質的仿生結構、良好的生物相容性而得到廣泛研究和應用。海藻酸就是制備可注射修復材料的一類天然高分子。海藻酸的化學組成為1，4-糖苷鍵連接的β-D-甘露糖醛酸(β-1，4-D-mannosyluronic?acid，M)和α-L-古羅糖醛酸(α-1，4-L-gulosyluronic?acid，G)結合的線性鏈狀陰離子聚合物，能溶于水，與Ca2+交聯可形成海藻酸鈣凝膠。由于海藻酸鈣良好的生物相容性、低毒、來源廣，成本低等優點，使之在醫用輔料(wound?dressing)、藥物傳遞(drug?delivery)、細胞微囊(cell?encapsulation)、組織工程(tissue?engineering)和再生醫學(regeneration?medicine)等醫學領域得到廣泛的研究和應用。但是海藻酸鈣凝膠也存在一些問題：一是常用鈣鹽(如氯化鈣、硫酸鈣)直接與海藻酸交聯固化速度過快，難于獲得均勻穩定的水凝膠；二是由于海藻酸鈣在體內與體液的鹽離子發生交換，凝膠降解的速度難于控制；三是人體沒有可降解海藻酸生物大分子的酶，因此在體內的降解速度緩慢。但是低分子量的海藻酸能通過細胞的作用排除體外、因此通過降低分子量或對海藻酸的改性能調節和控制海藻酸的降解。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種骨修復材料及其制備方法，解決現有技術骨修復材料的固化速度快、穩定性差以及生物降解慢等問題。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種可注射型骨修復材料，主要由聚異丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸溶液組成。

所述聚異丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸的化學結構式為下式(I)：

其中n為正整數，PNIPAAm為聚異丙基丙烯酰胺，該氨基化海藻酸分子量的范圍在2萬-5萬。

該可注射型骨修復材料進一步包括由選自羥基磷灰石、β-磷酸三鈣、細胞、骨生長因子的一種或多種成分復合而成。

優選地，氨基化海藻酸溶液的重量與選自羥基磷灰石、β-磷酸三鈣、細胞、骨生長因子的一種或多種形成的復合成分的重量，他們之間的重量比為1∶(0.1-2)。

所述細胞選自骨髓間充質干細胞、脂肪干細胞、胚胎干細胞、成骨細胞中的一種或幾種；骨生長因子選自重組骨形態發生蛋白-2或重組骨形態發生蛋白-7中的一種或兩種。

所述聚異丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸溶液是磷酸緩沖溶液，質量/體積百分比濃度為3-10％，更優選為5％；羥基磷灰石或β-磷酸三鈣在磷酸緩沖溶液中的質量/體積百分比濃度為1-20％；細胞在磷酸緩沖溶液中的濃度為1000-1000000個/ml；生長因子在磷酸緩沖溶液中的濃度為10-30μg/ml。

前述可注射型骨修復材料的制備方法包括以下步驟：制備聚異丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸；將聚異丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸溶于磷酸緩沖溶液；向制得的磷酸緩沖溶液中加入選自羥基磷灰石、β-磷酸三鈣、細胞、骨生長因子的一種或多種成分，攪拌均勻；最后裝入注射器中備用。

其中，制備聚異丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸，進一步包括：

1)采用γ射線輻照海藻酸鈉，獲得平均分子量在6000-20000的海藻酸鈉；

2)采用純水和鹽酸配制的鹽酸溶液；

3)將步驟1制備的海藻酸鈉溶于步驟2制備的鹽酸溶液中，完全溶解后加入一定量的己二酸二酰肼ADH；

4)將一定質量的乙基二甲基胺丙基碳化二亞胺EDC和1-羥基苯并三唑HOBt溶于二甲基亞砜DMSO/水溶液中，將該溶液加入到步驟3的混合液中，室溫下攪拌反應一定時間；

5)將步驟4的反應液透析并沉淀制得分子量在6000以上的中間物溶液；

6)將步驟5的沉淀產物經冷凍、干燥從而獲得的氨化海藻酸AAlg溶于純水，制備AAlg溶液；

7)將PNIPAAm-COOH溶于純水并加入步驟6獲得的AAlg溶液進行接枝反應一定時間，透析出的聚合物即為異丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸。

優選地，所述制備聚異丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸具體包括：