[发明专利]高强度双网络水凝胶/生物陶瓷复合支架及其制备方法

权利要求书

1.高强度双网络水凝胶/生物陶瓷复合支架的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将第一层水凝胶溶液（6）注入到加工模具（5）中，将连接介质（3）通过加工模具（5）上的插入口插入到第一层水凝胶溶液（6）中，固化成型，得到与连接介质一端固定的第一层水凝胶；再将第一层水凝胶放入第二层水凝胶溶液中浸泡，取出、固化成型，得到包裹有第一层水凝胶的第二层水凝胶；第一层水凝胶和第二层水凝胶组成双网络水凝胶（2），且连接介质的一端固定在双网络水凝胶（2）内；

2）以步骤1）制得的双网络水凝胶（2）作为软骨部分，以在长度方向上具有贯通管道的生物陶瓷支架（1）作为骨支架部分，将连接介质（3）的另一端插入到生物陶瓷支架（1）的贯通管道内，使双网络水凝胶（2）与生物陶瓷支架（1）的一端相接触，再向贯通管道内灌注粘结介质（4），粘结介质（4）固化后将连接介质（3）与生物陶瓷支架（1）连接在一起，得到高强度双网络水凝胶/生物陶瓷复合支架。

2.根据权利要求1所述的高强度双网络水凝胶/生物陶瓷复合支架的制备方法，其特征在于：所述的连接介质（3）为聚乳酸纤维、聚乳酸-羟基乙酸共聚物纤维或手术缝合线。

3.根据权利要求1所述的高强度双网络水凝胶/生物陶瓷复合支架的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中的第一层水凝胶溶液是将单体、引发剂、交联剂和水混合均匀后得到的，其中单体为2-丙烯酰胺-2-2-甲基-丙烷磺酸或纤维素；交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；引发剂为α-酮戊二酸、2-氧代戊二酸、过硫酸钠或过硫酸钾；第一层水凝胶溶液中单体的浓度为1mol/L，交联剂所占的质量分数为2～4%，引发剂所占的质量分数为0～0.1%；

所述步骤1）中的第二层水凝胶溶液是将单体、引发剂、交联剂和水混合均匀后得到的，其中单体为聚丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺或明胶；交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；引发剂为α-酮戊二酸、2-氧代戊二酸、过硫酸钠或过硫酸钾；第二层水凝胶溶液中单体的浓度为2mol/L，交联剂所占的质量分数为0～0.1%，引发剂所占的质量分数为0～0.1%；

所述的步骤1）中的浸泡时间为24～26h。

4.根据权利要求1或3所述的高强度双网络水凝胶/生物陶瓷复合支架的制备方法，其特征在于:所述步骤1）中的固化成型采用紫外光照固化方式，使用的紫外灯能量为150～300mW，采用面光源，第一层水凝胶溶液的光照时间为30～50min，第二层水凝胶溶液的光照时间为30～50min。

5.根据权利要求1所述的高强度双网络水凝胶/生物陶瓷复合支架的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中的生物陶瓷支架（1）是将生物陶瓷浆料真空灌注到生物陶瓷支架的负型模具中固化获得生物陶瓷素胚，或者利用快速原型技术将生物陶瓷浆料成型为生物陶瓷素胚；然后将生物陶瓷素胚冷冻干燥、去模、烧结得到的。

6.根据权利要求5所述的高强度双网络水凝胶/生物陶瓷复合支架的制备方法，其特征在于：所述的生物陶瓷浆料是将陶瓷粉末、水、有机单体、分散剂和交联剂按(110～115):(60～70):(6～8):(1～2):(1～1.5)的质量比混合均匀后放入真空机中去除气泡，并用浓氨水调整其pH值到9，再加入质量分别为交联剂质量0.2～0.5倍的引发剂和催化剂后得到的；其中陶瓷粉末为直径为1.5～5微米的Beta-磷酸三钙、Alpha-磷酸三钙、磷灰石、碳酸钙或氧化铝；有机单体为丙烯酰胺或乙二酸二酰肼；分散剂为聚丙烯酸钠或聚丙烯酰胺；交联剂为N,N-二亚甲基二丙烯酰胺、N,N-二丙酮基丙烯酰胺或二亚芐基丙酮基丙烯酰胺；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾；催化剂为N,N,N,N,-四甲基乙二胺、N,N-二甲基环己二胺或五甲基二乙烯三胺；分散剂为聚丙烯酸钠或聚丙烯酸铵。

7.根据权利要求5或6所述的高强度双网络水凝胶/生物陶瓷复合支架的制备方法，其特征在于：所述冷冻干燥时的真空度为2～3kPa，温度为-20℃，时间为24～48h；

所述烧结的具体操作是从室温升温至1150℃，在1150℃保温3h后再降至室温。