[發明專利]具有納米-微米復合結構和高礦物質密度的仿生礦化水凝膠及其制備方法與及應用

有效

• 申請號: 202010983175.4
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112076350B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 孫勇;樊渝江;盧恭恭;徐楊
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: A61L27/52
• 分類號: A61L27/52;A61L27/54;A61L27/46;C08B37/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 郭萍

本發明提供了具有納米?微米復合結構和高礦物質密度的仿生礦化水凝膠，由具有雙交聯高分子網絡結構的水凝膠以及均勻分布在該水凝膠的雙交聯高分子網絡上的類骨磷灰石組成；所述具有雙交聯高分子網絡結構的水凝膠是具有羧基及兒茶酚官能團的高分子材料氧化自交聯以及具有羧基及兒茶酚官能團的高分子材料與具有氨基及羧基的高分子材料通過邁克加成反應形成的；類骨磷灰石是以具有雙交聯高分子網絡結構的水凝膠中的雙交聯高分子網絡中的兒茶酚官能團與鈣離子絡合作為類骨磷灰石的成核位點生長形成的，類骨磷灰石是由納米級類骨磷灰石聚集形成的微米級類骨磷灰石團聚體。本發明還提供了該仿生礦化水凝膠在顱骨修復領域中的應用。

技術領域

本發明屬于骨修復材料領域，涉及具有納米-微米復合結構和高礦物質密度的仿生礦化水凝膠及其制備方法與應用。

背景技術

利用仿生礦化，生物有機體可在液體、環境溫度下產生具有獨特功能的層次結構化礦物。受有機-無機復合材料分層結構的骨骼成分的啟發，有研究報道利用仿生礦化策略制備I型膠原(Col I)礦化支架并用于骨組織工程。作為結構模板，Col I可以促進無定形磷酸鈣(ACP)前體離子滲透進入間隙空間并結晶成定向的羥基磷灰石納米晶體。雖然膠原/磷灰石仿生礦化支架顯示出增強的細胞活力和改善的成骨活性。然而，仿生具有分層交錯納米結構的骨支架仍然具有挑戰性，因為它需要兩個不同的有機相和無機納米相高度相容。

基于模擬體液(SBF)的仿生礦化方法，已經開發了由可生物降解的聚合物和生物活性無機材料組成的有機-無機復合體，這種方法可增強材料機械穩定性，同時可賦予材料更優異的骨誘導和骨傳導性能。SBF可提供接近人體體液的合適的離子濃度，pH和溫度條件，促進類骨磷灰石的沉積。但是，SBF仿生礦化通常會導致類骨磷灰石在底物的表面上異質形核或松散地分布在支架中，無法形成高度相容的有機-無機復合體。而成熟的骨骼是由連續的有機相和無機相組成，良好的相結合與相容性才賦予了自然骨骼優異的力學性能。因此，如何通過SBF仿生礦化實現有機-無機相的高度整合，仍然是本領域的難點之一。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一是提供具有納米-微米復合結構和高礦物質密度的仿生礦化水凝膠及其制備方法，以實現有機-無機相的高度相容與整合，形成具有仿生骨基質成分與結構的水凝膠，并提高水凝膠的力學強度，本發明的目的之二是提供該仿生礦化水凝膠在骨修復領域，特別是顱骨修復領域中的應用。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明提供的具有納米-微米復合結構和高礦物質密度的仿生礦化水凝膠，由具有雙交聯高分子網絡結構的水凝膠以及均勻分布在該水凝膠的雙交聯高分子網絡上的類骨磷灰石組成；

所述具有雙交聯高分子網絡結構的水凝膠是具有羧基及兒茶酚官能團的高分子材料氧化自交聯以及具有羧基及兒茶酚官能團的高分子材料與具有氨基及羧基的高分子材料通過邁克加成反應形成的；

類骨磷灰石是以具有雙交聯高分子網絡結構的水凝膠中的雙交聯高分子網絡中的兒茶酚官能團與鈣離子絡合作為類骨磷灰石的成核位點生長形成的，類骨磷灰石是由納米級類骨磷灰石聚集形成的微米級類骨磷灰石團聚體。

上述仿生礦化水凝膠的技術方案中，該仿生礦化水凝膠在冷凍干燥后，其中的類骨磷灰石的含量為45wt.％～90wt.％，余量為雙交聯網高分子絡結構；所述具有雙交聯高分子網絡結構的水凝膠中，雙交聯高分子網絡的含量為5～50mg/mL。優選地，該仿生礦化水凝膠在冷凍干燥后，其中的類骨磷灰石的含量為45wt.％～68wt.％，余量為雙交聯高分子網絡結構；所述具有雙交聯高分子網絡結構的水凝膠中，雙交聯高分子網絡的含量為5～35mg/mL。