[發明專利]一種改性聚乙烯醇水凝膠材料及專用模具、制備方法和應用

在審

• 申請號: 201510070731.8
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104708736A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 任力;王迎軍;肖鳳財;劉卅;盧建熙;王臻;褚明磊
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B29C33/00
• 分類號: B29C33/00;B29C67/20;B29C67/24;C08L29/04;C08L59/00;C08L77/02;C08L71/12;C08L61/16;C08K3/32;C08J9/26;C08J9/08;C08J3/28;C08J3/0
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發明涉及一種具備致密/多孔層狀仿生結構的改性聚乙烯醇水凝膠軟骨/骨修復材料及其制備方法，屬于生物醫用材料領域。

背景技術

聚乙烯醇(polyvinyl?alcohol，簡稱PVA)是一類由聚醋酸乙烯酯部分或者完全水解而成的水溶性聚合物。聚乙烯醇水凝膠的化學組成和獨特的空間三維結構，使其具有獨特的物理和生物性能，如很好的溶脹性、高含水率、良好的粘彈性、柔軟以及良好的生物相容性等，使其和人體組織很接近，因此被廣泛應用在生物醫學材料領域，在傷口敷料、眼角接觸鏡、組織工程支架、人造皮膚、藥物緩釋、生物感應器、人工關節軟骨和半月板置換等方面得到了廣泛的應用。然而聚乙烯醇作為生物材料仍有一定缺點，如缺乏生物活性，細胞粘附性差，在特定應用領域無法達到所要求的機械強度、低摩擦性等，因而限制了聚乙烯醇應用范圍的進步擴展。

生物活性鈣磷粉體主要有磷酸三鈣、羥基磷灰石和生物活性玻璃等。生物活性玻璃是表面活性材料，具有良好的生物相容性和骨修復特性，能與人體骨或軟組織形成生理結合。生物活性玻璃一般含有CaO-SiO₂-P₂O₅，部分含有MgO、K₂O、Na₂O、Al₂O₃、B₂O₃、TiO₂等，玻璃網絡由硅氧四面體或磷氧四面體構成。磷酸三鈣(Ca₃(PO₄)₂,TCP)是眾多磷酸鹽中的一種生物陶瓷材料，具有優良的生物相容性、生物活性以及生物降解性，是一種非常理想，臨床應用前景十分誘人的人體硬組織缺損修復和替代材料。當磷酸鈣陶瓷材料被植入體內時，在生物環境下能發生不同程度的降解，被部分或者全部吸收。

工程塑料是一類具有高強度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優的塑料。當前應用在醫用材料的工程塑料有聚甲醛、尼龍、聚苯醚、聚醚醚酮等。尼龍(聚酰胺)是分子主鏈上含有重復酰胺基團—[NHCO]—的熱塑性樹脂總稱，包括脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺。尼龍具有良好的力學性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學藥品性和自潤滑性，且摩擦系數低，易于加工。聚醚醚酮(PEEK)是一種高強度的特種功能材料，半結晶熱塑性工程塑料。具有良好的耐蠕變性能，這種性能有利于材料在長時間內受壓力的情況下不會因此而發生非常明顯的形變。其高力學強度主要來源于其結晶度和晶體結構。并且聚醚醚酮具有比聚四氟乙烯更好的耐磨減摩性能。

現有技術如常規共混致孔劑法、模板法、氣體成孔法制備的材料存在孔洞結構不合適、孔洞連通率低、無機粉體的團聚現象及多層材料間界面問題等缺陷。

發明內容

本發明目的之一在于克服現有技術存在的孔洞結構不合適、孔洞連通率低及多層材料間界面問題等缺陷，提供一種具備致密/多孔層狀仿生結構的改性聚乙烯醇水凝膠軟骨/骨修復材料，同時提供該材料的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種制備改性聚乙烯醇水凝膠材料的專用模具，所述模具的腔體內設有過濾網，過濾網將腔體分為上下腔體，下腔體的底部設有出氣口，上腔體內裝有可溶性的致孔劑，致孔劑上部預留有儲液空腔。

一種改性聚乙烯醇水凝膠材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備懸浮液Ⅰ和Ⅱ

懸浮液Ⅰ的制備：對微納米級的生物活性鈣磷粉體進行超聲分散，然后加入聚乙烯醇溶液中，攪拌共混均勻并除去氣泡，制得懸浮液Ⅰ；

懸浮液Ⅱ的制備：將工程塑料加入聚乙烯醇溶液中，攪拌共混均勻并除去氣泡，制得懸浮液Ⅱ；

(2)將懸浮液Ⅰ注入權利要求1的專用模具中，在模具出氣口處抽真空直到所有懸浮液Ⅰ剛好浸過致孔劑；再加入懸浮液Ⅱ，對模具加壓，制得目的材料前體Ⅰ；

(3)將上述目的材料前體Ⅰ在-80～-20℃條件下進行冷凍處理10～16小時，然后取出在室溫下解凍處理5～12小時，經冷凍-解凍循環5～11次，再利用γ射線輻射進一步成型，得到目的材料前體Ⅱ；

(4)將目的材料前體Ⅱ從模具中取出，在去離子水中進行多次的透析和洗滌，除去有機溶劑，即制得目的材料。

步驟(1)所述聚乙烯醇溶液的制備：將聚乙烯醇與80％DMSO或純去離子水混合，于98～110℃條件下攪拌3h～8h，制得質量濃度為10～20％的聚乙烯醇溶液；