[发明专利]丝素蛋白/聚氨酯复合水凝胶的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种丝素蛋白/聚氨酯复合水凝胶的制备方法及其应用，适用于人工髓核的制备。

背景技术

脊柱退行性疾病是一种常见病，尤其是颈椎病与腰椎病发病率最高，二者的发病率占成人之60%~80%。在某些职业甚至可高达90%以上。流行病学研究结果表明，目前在全世界范围内颈肩腰腿痛已成为发病率最高的职业性疾病。 大约有75%~85%的人在其一生中会发生颈肩腰腿痛。美国国家统计资料表明，腰背痛的年发生率为15%~20%，是45岁以下人群中最常见的导致活动受限的原因。欧洲国家统计结果显示，颈肩腰背痛的年发生率为25%~45%。我国60岁以上的老年人已达1.3亿，占全国人口的1/10，老年脊柱退行性疾病是导致颈肩腰腿痛发病率增高的一个重要原因。

椎间盘退变是导致脊柱退行性疾病的前提和病理基础；椎间盘退变(Intervertebral Disc Degeneration，IVDD)是机体退变的一部分，其机理是椎间盘内营养物质的降低，盘内活性细胞数量减少或细胞外基质的敏感性丧失，长链蛋白多糖和水含量的降低及活性细胞数量减少，并进而影响盘内细胞的功能，导致椎间盘形状的改变和机械功能的丧失。脊柱作为一个复杂的系统, 由24 块椎骨和一块骶骨组成, 它们的连接是靠小关节, 椎间盘, 韧带及其周围的肌肉完成。替换其中任何一部分, 都会引起整个系统的反应。因此, 人工椎间盘必需具有类似原有椎间盘的生理特性以维持脊柱的活动和稳定。椎体的连结是由椎间盘及其上下关节突构成的椎间关节构成。随着年龄的增长，椎间盘退变是不可避免的。其由于椎间盘组织再生能力有限,一旦发生退变,很难阻止或逆转。有实验证明, 在切除髓核之后, 椎体的活动度将提高38%~100%, 组成纤维环的胶原纤维将沿着压力轴的方向使外部的胶原纤维向外膨出，内部的胶原纤维向内膨出。这些因素削减了纤维环的抗剪切应力, 最终导致纤维环的撕裂和椎间盘突出。而当一个完整的同种异体髓核被植入模型之后, 以上椎间盘退行性改变的过程减慢了。

随着对脊柱生物力学机制认识的加深和材料学的发展，人工髓核置换术被认为是可以替代脊柱融合术治疗腰骶椎退行变所致腰痛的有效方法。作为人工髓核植入体, 首先要保证与人体的髓核有着相同或类似的生物力学功能, 以保持椎间盘的完整和稳定。此外, 植入体还需要和人体不起排斥反应,对人体是无毒性和无致癌性的。植入体必须能够承受一定的压力, 据统计, 平均一个髓核每年承受2 百万次生理负荷,而一个植入体能够在超过40 年的使用寿命中承受10 亿次生理负荷, 这才是我们所期望的。这种假体的材料, 是由微小的片状微粒链构成的, 这样才具有低磨损低消耗的特性。植入体还应具有一定的硬度, 以避免周围压力对其压缩和骨组织的侵蚀。植入体的大小必须和所植入的椎间盘所符合, 不能过大也不能过小, 否则其相邻的椎骨终板所承受压力不均, 会受到相应损伤。最后, 植入体的设计上必须达到手术入路的最小化,以减少对周围组织的破坏。有限元分析显示, 髓核腔填充型假体具有机械性修复纤维环的行为, 但无腔隙型的假体不具有这样的功能。植入体承受的负荷,产生的压力, 作用于下一椎骨。如果压力大于椎骨的强度, 椎骨将逐渐下陷, 如果这个压力较小, 椎骨为了更有效地承重,会按照压力的分布而发生改变。