[發(fā)明專利]一種具有剪切力響應(yīng)自潤滑仿生關(guān)節(jié)軟骨的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711162920.3
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN107670104B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋文龍;張雪巍
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/16
• 分類號(hào): A61L27/16;A61L27/18;A61L27/20;A61L27/50;A61L27/52;A61L27/56
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠(yuǎn)

一種具有剪切力響應(yīng)自潤滑仿生關(guān)節(jié)軟骨的制備方法，屬于具有自潤滑功能的仿關(guān)節(jié)軟骨水凝膠的制備技術(shù)領(lǐng)域。該方法是在高強(qiáng)度水凝膠材料中摻雜剪切力響應(yīng)的超分子凝膠體系，一方面高強(qiáng)度水凝膠致密的化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)保證了材料良好的力學(xué)強(qiáng)度，可以用來模仿關(guān)節(jié)軟骨抗壓縮承重的特性；另一方面剪切力響應(yīng)的超分子水凝膠可發(fā)生凝膠?溶膠轉(zhuǎn)換的相態(tài)變化，使材料在保持高強(qiáng)度的同時(shí)可以自主調(diào)控表面潤滑性能，降低界面摩擦系數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對人關(guān)節(jié)軟骨自潤滑功能的模仿。該方法操作步驟簡單，采用混合溶液放入相應(yīng)模具中加熱即可，能耗低，可進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于具有自潤滑功能的仿關(guān)節(jié)軟骨水凝膠的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有剪切力響應(yīng)自潤滑仿生關(guān)節(jié)軟骨的制備方法。

背景技術(shù)

人體關(guān)節(jié)軟骨富有彈性和耐磨的特性賦予關(guān)節(jié)具有傳導(dǎo)載荷，吸收震蕩及潤滑關(guān)節(jié)等功能。關(guān)節(jié)軟骨的仿生材料一般滿足以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，可以承載壓力減輕震蕩。二是要有多孔結(jié)構(gòu)，可以使液體自由進(jìn)出，不斷地提供潤滑介質(zhì)，維持表面潤滑層。高強(qiáng)度水凝膠是一種潛在的關(guān)節(jié)軟骨替代材料，化學(xué)鍵網(wǎng)絡(luò)賦予它較高的力學(xué)強(qiáng)度和致密的多孔結(jié)構(gòu)，它能夠承重耐磨并且具有良好的生物相容性，在仿生材料的設(shè)計(jì)和使用方面有著十分廣泛的應(yīng)用前景。但是如何仿照人體關(guān)節(jié)軟骨的自潤滑機(jī)理來調(diào)控高強(qiáng)度水凝膠材料的表面潤滑性能一直是一個(gè)亟待解決的問題。剪切力響應(yīng)水凝膠體系在施加外力的過程中會(huì)發(fā)生凝膠溶膠轉(zhuǎn)換，溶膠液體在高強(qiáng)度水凝膠的孔隙中運(yùn)動(dòng)，受壓滲出到表面形成潤滑層，在施加剪切力的過程中極大的降低了材料表面的摩擦系數(shù)。因此復(fù)合剪切力響應(yīng)水凝膠與傳統(tǒng)的高強(qiáng)度水凝膠材料可以實(shí)現(xiàn)對材料界面潤滑的調(diào)控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有剪切力響應(yīng)自潤滑仿生關(guān)節(jié)軟骨的制備方法。該方法是在高強(qiáng)度水凝膠材料中摻雜剪切力響應(yīng)的超分子凝膠體系，一方面高強(qiáng)度水凝膠致密的化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)保證了材料良好的力學(xué)強(qiáng)度，可以用來模仿關(guān)節(jié)軟骨抗壓縮承重的特性；另一方面剪切力響應(yīng)的超分子水凝膠可發(fā)生凝膠-溶膠轉(zhuǎn)換的相態(tài)變化，使材料在保持高強(qiáng)度的同時(shí)可以自主調(diào)控表面潤滑性能，降低界面摩擦系數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對人關(guān)節(jié)軟骨自潤滑功能的模仿。構(gòu)建該水凝膠所采用的材料均具有生物相容性好、無毒、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在許多商業(yè)化的生物醫(yī)藥產(chǎn)品中得到應(yīng)用。該方法操作步驟簡單，采用混合溶液放入相應(yīng)模具中加熱即可，能耗低，可進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)。綜合以上優(yōu)勢，本發(fā)明為具有自潤滑功能的仿軟骨水凝膠材料的制備提供新途徑，具有很高的醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明所述的一種具有剪切力響應(yīng)自潤滑仿生關(guān)節(jié)軟骨的制備方法，其步驟如下：

(1)稱取氯化鈉白色粉末1～5g加入到100～200mL水中，室溫條件下磁力攪拌(轉(zhuǎn)速為100～2000r/min)10～30min溶解；分別稱取氯化鉀白色粉末0.01～0.5g，十二水合磷酸氫二鈉白色粉末1～5g，磷酸二氫鉀白色粉末0.1～0.8g加入到上述溶液中，室溫條件下磁力攪拌(轉(zhuǎn)速為100～2000r/min)1～3h使固體溶解；然后加入去離子水稀釋至溶液終體積為300～600mL，磁力攪拌(轉(zhuǎn)速為100～2000r/min)1～10min使溶液混合均勻，得到磷酸緩沖溶液；

(2)稱取5～20g單體1固體粉末(分子量2.5～30萬)加入到10～400mL步驟(1)配置的磷酸緩沖溶液中，在55～95℃條件下磁力攪拌(轉(zhuǎn)速為100～2000r/min)2～20h使固體粉末溶解；溶解后將溶液冷卻至室溫，30～100Hz條件下超聲處理2～10min，得到單體1濃度為0.05～0.5g/mL澄清透明溶液；向上述溶液中加入單體2，使其終濃度為0.02～2g/mL，再加入磷酸緩沖溶液至溶液總體積為50～1000mL；然后加入交聯(lián)劑4，交聯(lián)劑的終濃度為0.05μg/mL～0.05g/mL，磁力攪拌(轉(zhuǎn)速為100～2000r/min)1～10min使溶液混合均勻；用0.01～2mol/L氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至5～9之間；