[发明专利]一种可注射型骨修复材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物活性材料领域，尤其是指一种可注射型骨修复材料及其制备方法。

背景技术

微创技术的发展使可注射骨修复材料成为了生物材料领域的一个重要研究领域。可注射骨修复材料可随意塑性；能原位固化成型，填充各种复杂的形状的骨缺损；缩短外科手术时间；创伤小，成本低等优点。另外，可注射材料也可载入细胞、生长因子和基因等。在可注射型的修复材料中，水凝胶因具备类细胞外基质的仿生结构、良好的生物相容性而得到广泛研究和应用。海藻酸就是制备可注射修复材料的一类天然高分子。海藻酸的化学组成为1，4-糖苷键连接的β-D-甘露糖醛酸(β-1，4-D-mannosyluronic acid，M)和α-L-古罗糖醛酸(α-1，4-L-gulosyluronic acid，G)结合的线性链状阴离子聚合物，能溶于水，与Ca2+交联可形成海藻酸钙凝胶。由于海藻酸钙良好的生物相容性、低毒、来源广，成本低等优点，使之在医用辅料(wound dressing)、药物传递(drug delivery)、细胞微囊(cell encapsulation)、组织工程(tissue engineering)和再生医学(regeneration medicine)等医学领域得到广泛的研究和应用。但是海藻酸钙凝胶也存在一些问题：一是常用钙盐(如氯化钙、硫酸钙)直接与海藻酸交联固化速度过快，难于获得均匀稳定的水凝胶；二是由于海藻酸钙在体内与体液的盐离子发生交换，凝胶降解的速度难于控制；三是人体没有可降解海藻酸生物大分子的酶，因此在体内的降解速度缓慢。但是低分子量的海藻酸能通过细胞的作用排除体外、因此通过降低分子量或对海藻酸的改性能调节和控制海藻酸的降解。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种骨修复材料及其制备方法，解决现有技术骨修复材料的固化速度快、稳定性差以及生物降解慢等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种可注射型骨修复材料，主要由聚异丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸溶液组成。

所述聚异丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸的化学结构式为下式(I)：

其中n为正整数，PNIPAAm为聚异丙基丙烯酰胺，该氨基化海藻酸分子量的范围在2万-5万。

该可注射型骨修复材料进一步包括由选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、细胞、骨生长因子的一种或多种成分复合而成。

优选地，氨基化海藻酸溶液的重量与选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、细胞、骨生长因子的一种或多种形成的复合成分的重量，他们之间的重量比为1∶(0.1-2)。

所述细胞选自骨髓间充质干细胞、脂肪干细胞、胚胎干细胞、成骨细胞中的一种或几种；骨生长因子选自重组骨形态发生蛋白-2或重组骨形态发生蛋白-7中的一种或两种。

所述聚异丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸溶液是磷酸缓冲溶液，质量/体积百分比浓度为3-10％，更优选为5％；羟基磷灰石或β-磷酸三钙在磷酸缓冲溶液中的质量/体积百分比浓度为1-20％；细胞在磷酸缓冲溶液中的浓度为1000-1000000个/ml；生长因子在磷酸缓冲溶液中的浓度为10-30μg/ml。

前述可注射型骨修复材料的制备方法包括以下步骤：制备聚异丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸；将聚异丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸溶于磷酸缓冲溶液；向制得的磷酸缓冲溶液中加入选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、细胞、骨生长因子的一种或多种成分，搅拌均匀；最后装入注射器中备用。

其中，制备聚异丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸，进一步包括：

1)采用γ射线辐照海藻酸钠，获得平均分子量在6000-20000的海藻酸钠；

2)采用纯水和盐酸配制的盐酸溶液；

3)将步骤1制备的海藻酸钠溶于步骤2制备的盐酸溶液中，完全溶解后加入一定量的己二酸二酰肼ADH；

4)将一定质量的乙基二甲基胺丙基碳化二亚胺EDC和1-羟基苯并三唑HOBt溶于二甲基亚砜DMSO/水溶液中，将该溶液加入到步骤3的混合液中，室温下搅拌反应一定时间；

5)将步骤4的反应液透析并沉淀制得分子量在6000以上的中间物溶液；

6)将步骤5的沉淀产物经冷冻、干燥从而获得的氨化海藻酸AAlg溶于纯水，制备AAlg溶液；

7)将PNIPAAm-COOH溶于纯水并加入步骤6获得的AAlg溶液进行接枝反应一定时间，透析出的聚合物即为异丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸。

优选地，所述制备聚异丙基丙烯酰胺接枝的氨基化海藻酸具体包括：