[發明專利]調控骨和軟骨細胞促進修復的仿生水凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 202111505351.4
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114149597A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 汪建新;羅敏月;江金波;白家繁;陳明霞;何思源;張航楨;曾一力;劉育豪
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L77/04;C08L1/02;C08L5/08;C08K3/30;C08K5/29;C08K5/3415;C08K13/02;A61L27/02;A61L27/18;A61L27/20;A61L27/52;A61L27/58
• 代理公司: 成都擎智秉業專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德

本發明公開了一種調控骨和軟骨細胞促進修復的仿生水凝膠，包括上層軟骨層、下層的骨層，軟骨層包含聚谷氨酸、羧甲基殼聚糖、細菌纖維素、硫酸鎂、水、N?羥基琥珀酰亞胺、1?(3?二甲氨基丙基)?3乙基碳二亞胺鹽酸鹽；所述骨層包含聚谷氨酸、羧甲基殼聚糖、細菌纖維素、硫酸銅、水、N?羥基琥珀酰亞胺、1?(3?二甲氨基丙基)?3乙基碳二亞胺鹽酸鹽；所述軟骨層與骨層的界面之間緊密連接。還公開了一種制備上述調控骨和軟骨細胞促進修復的仿生水凝膠的制備方法。

技術領域

本發明涉及生物醫學材料、組織工程與醫學領域，具體涉及一種調控骨和軟骨細胞促進修復的仿生水凝膠及其制備方法。

背景技術

關節軟骨是骨骼系統中的一種結締組織，軟骨無血管，成熟軟骨的生物活性和新陳代謝有限，再生修復能力有限，當關節軟骨缺損不及時得到治療，會惡化導致關節炎，嚴重的會導致殘疾。近年來，組織工程這個治療策略取得一定進展，已有文獻報道通過嵌入生長因子可以誘導骨髓間充質干細胞增殖分化，對骨軟骨再生修復有積極的作用。然而生長因子使用的局限性也凸顯，包括疼痛、腫脹或異位骨形成，此外生物活體再生修復是一個相當漫長的過程，藥效與不良反應之間的平衡很難把控。因此不借助生長因子到達修復目的可能是未來的發展方向。此外，由于骨和軟骨的組織結構不同，一旦骨軟骨一體缺損就會導致整個修復過程相當復雜度變高。考慮到軟骨和軟骨下骨復雜的生化結構和復雜的功能也是相當重要的。因此，在規避使用生長因子的情況下，又需要能刺激調控細胞的生物活性因子。

目前，一些治療性離子也被關注，這些生物活性刺激因子已被報道可以促組織修復。研究表明治療離子尤其對關節軟骨組織和骨組織的發育維持起到重要作用，特別是鎂離子，銅離子等作為人體所需元素，參與了人體的代謝、結構和調節功能。鎂離子引入不但可以調控機械性能，還可以介導基質，促進軟骨合成。銅作為一種微量元素，在骨髓間充質干細胞分化增殖和成骨分化等方面有調節作用，還具有優異的抗菌特性。目前在仿生水凝膠支架中添加兩種治療性離子的研究相對缺乏。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種調控骨和軟骨細胞促進修復的仿生雙層水凝膠制備方法，以解決現有技術中仿生水凝膠支架中添加兩種治療性離子的研究相對缺乏的技術問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種調控骨和軟骨細胞促進修復的仿生水凝膠，包括上層軟骨層、下層的骨層，軟骨層包含聚谷氨酸、羧甲基殼聚糖、細菌纖維素、硫酸鎂、水、N-羥基琥珀酰亞胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3乙基碳二亞胺鹽酸鹽；所述骨層包含聚谷氨酸、羧甲基殼聚糖、細菌纖維素、硫酸銅、水、N-羥基琥珀酰亞胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3乙基碳二亞胺鹽酸鹽；所述軟骨層與骨層的界面之間緊密連接。

進一步地，所述軟骨層中聚谷氨酸的重量份為5-9、羧甲基殼聚糖重量份為 4-6、細菌纖維素的重量份為5-9、水的重量份為80-150、硫酸鎂重量份為1-3、 N-羥基琥珀酰亞胺的重量份為1-2、1-(3-二甲氨基丙基)-3乙基碳二亞胺鹽酸鹽的重量份為2-3。

進一步地，所述骨層中聚谷氨酸的重量份為5-9、羧甲基殼聚糖重量份為 4-6、細菌纖維素的重量份為5-9、水的重量份為80-150、硫酸銅的重量份為 0.05-0.09、N-羥基琥珀酰亞胺的重量份為1-2、1-(3-二甲氨基丙基)-3乙基碳二亞胺鹽酸鹽的重量份為2-3。

進一步地，其壓縮模量為0.08-0.925Mpa，壓縮應變范圍為60-80％。

進一步地，所述骨層中細菌纖維素為質量體積百分比為0.75％—1％的細菌纖維素溶漿。

進一步地，所述軟骨層中細菌纖維素為質量體積百分比為0.75％—1％的細菌纖維素溶漿。

為了實現上述目的，根據本發明的另一個方面，還提供了一種調控骨和軟骨細胞促進修復的仿生水凝膠的制備方法，包括以下步驟：