[发明专利]一种温敏有机-无机复合水凝胶材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种温敏有机‑无机复合水凝胶材料及制备方法，该材料可塑形能力强、易于填充缺损部位、具有成骨活性。由聚（N‑异丙基丙烯酰胺）接枝明胶的合成与离子掺杂磷酸钙陶瓷纳米纤维的复合制备而成。可塑形性是利用聚（N‑异丙基丙烯酰胺）的负温度敏感特性，聚（N‑异丙基丙烯酰胺）接枝明胶水溶液具有在人体温度下形成水凝胶的能力来实现的。根据水凝胶与磷酸钙陶瓷纳米纤维复合的比例不同，外观表现为可注射填充的液态、易于操作的糊状或膏状，有效填充不规则形状的骨缺损，能更好地满足骨缺损临床治疗的需要，符合骨增量修复的临床特点。

技术领域

本发明属于生物复合材料领域，具体涉及一种温敏有机-无机复合水凝胶材料及制备方法，适用于骨缺损的引导再生修复。

背景技术

由创伤、炎症、肿瘤和先天因素等原因导致的骨组织缺损的发生率较高，如由口腔常见疾病牙周病引起的牙槽骨吸收和牙齿缺失，交通事故造成的颌骨外伤和骨缺损，以及伴发于先天性唇腭裂的牙槽嵴裂等发育性疾病，每年超过300万人。但大范围的骨缺损通常不能自愈，临床实践中常用的骨增量材料主要是自体骨组织移植材料和商品化的人工骨替代材料。现在临床上使用的人工骨替代材料常见有同种异体骨（脱钙冻干骨）、异种异体骨（脱蛋白小牛骨的Bio-Oss粉体修复材料），羟基磷灰石（HA）以及以磷酸钙盐（β-TCP）为主要成分的骨修复材料如Straumann BoneCeramic等，这些材料几乎都来自于进口，价格昂贵，而且生物来源的修复材料也存在潜在的危险性。另外，临床显示这些材料的成骨效能也比较有限，临床适用范围较窄，且大部分产品为粉体，临床操作不方便、塑形困难，对于垂直向和稍大范围的骨缺失就束手无策。在这种情况下，临床医生（尤其是口腔领域）仍倾向于使用患者自体骨来改善术区骨量不足和骨况不佳的情况。因此，新型人工骨替代材料临床需求迫切，研制使用便捷、适用范围大、修复速度快的新型骨增量修复材料，具有显著的临床意义和社会意义。

在传统微米尺度的实壁支架或纤维支架上，因孔体积远大于细胞尺寸，细胞更倾向于二维铺展，但在仿生天然细胞外基质的纳米纤维网络中，细胞可以近乎三维的方式生长。已经证实，成骨相关细胞在纳米纤维支架上的分化和骨矿沉积性能明显优于传统实壁支架。因此，磷酸钙基纳米纤维无疑是新型填充型引导骨再生修复材料的重要发展方向之一。此外，通过阳离子(如Mg²⁺、Zn²⁺和Sr²⁺等离子)的掺杂,制备得到的钙磷基陶瓷纳米纤维与天然骨组织骨矿的组成更为相近，成骨活性可得到显著提高。

为改善钙磷基陶瓷纳米纤维这些无机粉体修复材料的临床操作性，赋予可塑形性，并有效填充不规则形状的缺损部位，将具有成骨生物活性的磷酸钙基纳米纤维与可注射水凝胶相结合，发展一种温度敏感的、临床操作方便的有机-无机骨填充修复材料，

能更好地满足骨缺损临床治疗的需要，符合骨增量修复的临床特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种温敏有机-无机复合水凝胶材料及制备方法，其特点在于利用可注射水凝胶易于塑形、临床操作方便的特点，将其与具有成骨生物活性的磷酸钙基纳米纤维复合，调节两者的比例，获得一种可塑形能力强、易于填充缺损部位的、具有成骨活性的骨再生修复材料。

本发明的一种温敏有机-无机复合水凝胶材料的制备，包括聚（N-异丙基丙烯酰胺）接枝明胶的合成、离子掺杂磷酸钙陶瓷纳米纤维的制备和两者的复合，具体制备方法如下：