[发明专利]一种果胶/聚乙烯醇水凝胶材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及医用仿生材料技术领域，具体的说，涉及一种果胶/聚乙烯醇水凝胶材料及其制备方法。

背景技术

无论是经典的腰椎间盘摘除术，还是脊柱融合术，都改变了腰段脊柱正常的生理形态和生物力学环境，加剧椎间盘退变；为解决上述问题，非融合技术应运而生，其主要优点是理论上降低了邻近节段退变、避免了假关节的形成。其中，人工髓核(Prosthetic Disc Nucleus，PDN)被认为是可以替代脊柱融合术，成为治疗腰椎间盘退变所致下腰痛或腰腿痛的有效方法之一。自1996年在德国首次开展PDN髓核假体置换(Ray CD.The PDN prosthetic disc-nucleus device.Eur Spine J.2002 S2：S137-42.)，到目前全世界已突破4600例。患者术后腰椎ODI(Oswestry Disability Index)评分从52.2％降到13.4％，椎间隙高度平均增加19.5％；中期(4年)随访发现腰椎活动度明显优于单纯髓核摘除者，但是假体下沉达到49.2％、软骨终板损伤达60.0％。

目前成形髓核假体所用水凝胶材料有：聚乙烯醇(USP 5047055.09/10/1991，USP 6280475.08/28/2001)，聚丙烯酰胺与聚丙腈、聚氨基甲酸酯共混物(USP 4772287.09/20/1988.)。原位注射型髓核假体所用材料有：聚丙烯酰胺聚乙二醇丙烯酸酯、二甲替丙烯酰胺(需加入酰基氧化磷作为光引发剂，CN 1561185A，01/05/2005.)，硅橡胶(CNZL95243809.708/07/1996.)，蛋白水凝胶(BioDisc公司)。

聚乙烯醇水凝胶有以下特点：(1)生物相容性与其它疏水的弹性体及金属相比，更接近于人体髓核。(2)压缩强度高，可承受较大载荷并能恢复椎间高度。(3)水和水溶性物质是可渗透的。(4)在脱水后可再水合而不改变材料的性质。但是成形髓核假体所用聚乙烯醇水凝胶在溶涨平衡时的弹性模量，为3Mpa(吴靖平，陈统一，陈中伟，等。聚乙烯醇水凝胶髓核的生物力学特性，复旦学报(医学版)，2004，31(1)：55～58)或4Mpa以上(USP 6280475.08/28/2001)，显著大于仰卧静息位椎间盘内的压力0.1MPa、也大于弯腰负重时的2.3MPa(Wilke HJ，Neef P，Caimi，M，et al.New in vivo measurements ofpressures in the intervertebral disc in daily life.Spine，1999，24(8)：755～62.)，导致髓核假体刚度过大，是导致软骨终板骨折、塌陷的原因之一，因此需降低所用水凝胶的弹性模量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有髓核所用水凝胶存在的不足，提供一种弹性模量适合于替代腰椎间盘髓核的果胶/聚乙烯醇水凝胶材料。

本发明的另一个目的是提供上述果胶/聚乙烯醇水凝胶材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明在在聚乙烯醇水凝胶研究的基础上，选用另一种也具有亲水特性、相对较软的材料与聚乙烯醇有机结合，制备果胶/聚乙烯醇水凝胶材料。本发明选用的材料是果胶。

本发明的果胶/聚乙烯醇水凝胶材料，由如下组分和重量百分数组成：果胶1～10％，聚乙烯醇1～50％。优选的比例为果胶3～7％，聚乙烯醇20～30％，余量为水。

在自然界中，仙人掌有丰厚的质径、贮存大量的水分，其中起主要作用的是原果胶，其提炼产物为果胶，分子式为[C₆H₁₀O₇·H₂O]n，是一种线性高分子材料，其水凝胶具有膨胀能力和胶体性质。本发明采用的果胶优选药用级果胶，呈灰或白色粉末状，颗粒直径小于315微米；由柑橘皮中提炼而成，其半乳糖醛酸含量60～85％，酯化度50～80％，1％水溶液的pH为3.0～4.0。

聚乙烯醇为线性高分子，其分子主链含-CH-CH(OH)-基团，分子式为[CH₂:CHOH]n。自1924年首次合成以来，聚乙烯醇因其为水溶性高分子聚合物、安全无毒，广泛用作胶粘剂、混悬剂、包衣材料、软膏基质，作为一种药用辅料纳入药典，本发明优选分析纯的聚乙烯醇，乳白色或白色颗粒状，聚合度为1700～4500，以在2400～2500为最佳；醇解度大于95％。

本发明的果胶/聚乙烯醇水凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：