[發明專利]高強度雙網絡水凝膠/生物陶瓷復合支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201310497141.4
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103565558A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 連芩;李滌塵;陳成;陳詠梅;夏顯超;賀健康;劉亞雄;靳忠民;王玲
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61F2/28
• 分類號: A61F2/28;A61L27/18;B29C65/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術領域

本發明涉及一種組織工程支架及其制備方法，特別涉及一種高強度雙網絡水凝膠/生物陶瓷復合支架及其制備方法。

背景技術

中國每年骨缺損或骨損傷的患者約有350萬，原因是由于退變、創傷、炎癥等因素破壞關節軟骨和其下方的軟骨下骨板的結構與功能。根據缺損面積大小，分為大段缺損和小段缺損。組織工程發展以來，小面積的骨軟骨缺損已經能夠得到有效的治療。但是目前，大段骨軟骨缺損的修復治療仍然是醫學界的一個國際性難題。

雙網絡水凝膠具有較高的力學性能和良好的生物學性能，可以滿足仿生軟骨的力學和生物學要求。生物陶瓷/高分子復合材料也已被證實滿足仿生骨的要求。將高強度水凝膠與陶瓷等材料組合制造的軟骨組織工程為上述問題的解決提供了新的思路。但是在制備復合支架的過程中，存在著將軟材料與硬材料，即雙網絡水凝膠和生物陶瓷連接的問題。現有的方法是通過結構的方式將其連接，但是由于雙網絡水凝膠含水特性和自身的成型方法的限制，該方法不宜采用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強度雙網絡水凝膠/生物陶瓷復合支架及其制備方法，該方法解決了在制備復合支架中軟材料和硬材料的連接這一關鍵問題，且制得的高強度雙網絡水凝膠/生物陶瓷復合支架具有較好的力學性能。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

高強度雙網絡水凝膠/生物陶瓷復合支架的制備方法，包括以下步驟：

1）將第一層水凝膠溶液注入到加工模具中，將連接介質通過加工模具上的插入口插入到第一層水凝膠溶液中，固化成型，得到與連接介質一端固定的第一層水凝膠；再將第一層水凝膠放入第二層水凝膠溶液中浸泡，取出、固化成型，得到包裹有第一層水凝膠的第二層水凝膠；第一層水凝膠和第二層水凝膠組成雙網絡水凝膠，且連接介質的一端固定在雙網絡水凝膠內；

2）以步驟1）制得的雙網絡水凝膠作為軟骨部分，以在長度方向上具有貫通管道的生物陶瓷支架作為骨支架部分，將連接介質的另一端插入到生物陶瓷支架的貫通管道內，使雙網絡水凝膠與生物陶瓷支架的一端相接觸，再向貫通管道內灌注粘結介質，粘結介質固化后將連接介質與生物陶瓷支架連接在一起，得到高強度雙網絡水凝膠/生物陶瓷復合支架。

所述的連接介質為聚乳酸纖維、聚乳酸-羥基乙酸共聚物纖維或手術縫合線。

所述步驟1）中的第一層水凝膠溶液是將單體、引發劑、交聯劑和水混合均勻后得到的，其中單體為2-丙烯酰胺-2-2-甲基-丙烷磺酸（AMPS）或纖維素；交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAA)；引發劑為α-酮戊二酸、2-氧代戊二酸、過硫酸鈉或過硫酸鉀；第一層水凝膠溶液中單體的濃度為1mol/L，交聯劑所占的質量分數為2～4%，引發劑所占的質量分數為0～0.1%；

所述步驟1）中的第二層水凝膠溶液是將單體、引發劑、交聯劑和水混合均勻后得到的，其中單體為聚丙烯酰胺(AAm)、N,N-二甲基丙烯酰胺或明膠；交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺；引發劑為α-酮戊二酸、2-氧代戊二酸、過硫酸鈉或過硫酸鉀；第二層水凝膠溶液中單體的濃度為2mol/L，交聯劑所占的質量分數為0～0.1%，引發劑所占的質量分數為0～0.1%；

所述的步驟1）中的浸泡時間為24～26h。

所述步驟1）中的固化成型采用紫外光照固化方式，使用的紫外燈能量為150～300mW，采用面光源，第一層水凝膠溶液的光照時間為30～50min，第二層水凝膠溶液的光照時間為30～50min。

所述步驟2）中的生物陶瓷支架是將生物陶瓷漿料真空灌注到生物陶瓷支架的負型模具中固化獲得生物陶瓷素胚，或者利用快速原型技術將生物陶瓷漿料成型為生物陶瓷素胚；然后將生物陶瓷素胚冷凍干燥、去模、燒結得到的。