[發明專利]多層異構仿生關節軟骨材料的制備工藝

有效

• 申請號: 201710302611.5
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107126583B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 陳凱;張德坤;楊雪暉;許林敏;凌意瀚;王慶良;葛世榮
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: A61L27/52
• 分類號: A61L27/52;A61L27/40;A61L27/56;A61L27/50;A61L27/16;A61L27/12;A61L27/36
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

1.一種多層異構仿生關節軟骨材料制備工藝，其特征在于：包括如下步驟：

1）以表面活化處理的聚乙烯為基體，采用原位化學接枝及定向凝固技術在其表面交聯內部孔隙垂直于基體的PVA/HA復合水凝膠層；

聚乙烯表面活化處理的方法為：將分子量為300萬的聚乙烯塊浸泡在重鉻酸氧化溶液中，置于75℃水浴鍋中10min，然后將其置于50℃硝酸溶液中10min，除去氧化后表面形成的小分子物質，取出用去離子水清洗；所述的重鉻酸氧化溶液是由重鉻酸鉀與濃硫酸按質量比1:4配置而成；

所述PVA/HA復合水凝膠層的制備方法為：

1-1）按質量百分比稱取聚乙烯醇25%、納米羥基磷灰石3%和去離子水72%，在室溫下溶脹24h，接著將容器置于95℃的恒溫水浴鍋中，制備出PVA/HA混合溶液；按質量百分比稱取聚乙烯醇7%、濃硫酸1.5%和去離子水91.5%，按上述步驟制備出接枝溶液；

1-2）將氧化與清洗后的聚乙烯試樣浸入裝有接枝溶液的容器中，置于90℃的恒溫水浴鍋中，攪拌，反應2h；

1-3）將PVA/HA混合溶液加入到聚乙烯試樣表面，使得PVA/HA混合溶液的厚度為0.6mm，將按上述方法處理后的聚乙烯試樣平行置于液氮表面，溶液完全結晶后置于溫度為-20℃的低溫存儲箱中冷凍10-12h，然后在室溫下解凍2-3h，之后再放入低溫存儲箱中進行冷凍，如此冷凍、解凍9次后，聚乙烯試樣的表面形成第一層具有垂直孔隙結構的PVA/HA復合水凝膠仿生關節軟骨；

2）利用非定向凝固法錨接內部孔隙互嵌的PVA/HA/Silk復合水凝膠層；

3）利用定向凝固技術及退火技術，在表面構筑內部孔隙平行于基體的PVA/HA/PAA復合水凝膠致密膜；

4）構建多層異構仿生關節軟骨材料；

多層異構仿生關節軟骨材料的拉伸強度達39MPa，摩擦系數不超過0.1，各層之間的結合強度大于3MPa。

2.根據權利要求1所述的多層異構仿生關節軟骨材料制備工藝，其特征在于：步驟2）的具體方法為：將制備好的PVA/HA/Silk溶液加入到步驟1）處理后的聚乙烯試樣表面，使得PVA/HA/Silk溶液的厚度為0.8mm，然后置于溫度為-20℃的低溫存儲箱中冷凍10-12h，然后在室溫下解凍2-3h，之后再放入低溫存儲箱中進行冷凍，如此冷凍、解凍9次后，聚乙烯試樣的表面形成第二層具有互嵌孔隙的PVA/HA/Silk復合水凝膠仿生關節軟骨。

3.根據權利要求2所述的多層異構仿生關節軟骨材料制備工藝，其特征在于：所述PVA/HA/Silk溶液的制備方法為：按質量百分比稱取聚乙烯醇15%、納米羥基磷灰石3%、蠶絲1%和去離子水81%，在室溫下溶脹24h，接著將容器置于95℃的恒溫水浴鍋中，制備出PVA/HA/Silk溶液。

4.根據權利要求1所述的多層異構仿生關節軟骨材料制備工藝，其特征在于：步驟3）中定向凝固技術的具體方法為：將PVA/HA-PAA混合溶液加入到步驟2）處理后的聚乙烯試樣表面，使其厚度為0.6mm，然后垂直置于液氮表面，溶液完全結晶后置于溫度為-20℃的低溫存儲箱中冷凍10-12h，然后在室溫下解凍2-3h，之后再放入低溫存儲箱中進行冷凍，如此冷凍、解凍3次，聚乙烯試樣的表面形成第三層具有平行孔隙結構的PVA/HA-PAA復合水凝膠仿生關節軟骨。

5.根據權利要求4所述的多層異構仿生關節軟骨材料制備工藝，其特征在于：所述PVA/HA-PAA混合溶液的制備方法為：按質量百分比稱取的聚乙烯醇14%、納米羥基磷灰石3%、聚丙烯酸溶液3%、去離子水80%，室溫下溶脹2-3h；溶脹完成后放入95℃恒溫水浴鍋中加熱溶解，待溶液溶解后將燒杯從水浴鍋中取出，獲得PVA/HA-PAA混合溶液，置于超聲波中超聲2-3h。

6.根據權利要求1所述的多層異構仿生關節軟骨材料制備工藝，其特征在于：步驟3）中退火技術的具體方法為：將采用定向凝固技術進行冷凍-解凍后的試樣浸入盛有聚乙二醇溶液的燒杯中，脫水1-2h，在脫水過程中每隔一定時間對試樣進行稱重，當試樣的重量不再發生變化，取出試樣放入電阻爐中進行退火處理，退火溫度為120℃，退火時間為1h，退火完成后取出試樣，并用去離子水對試樣進行清洗，除去殘余的聚乙二醇溶液；將清洗后的試樣放入去離子水中進行再水合，再水合完成后，將制備好的帶有三層仿生關節軟骨的聚乙烯試樣放入盛有去離子水的密封袋中保存。