[发明专利]一种水凝胶负载细胞的3D骨修复支架及其制备方法

说明书

本发明提供了一种水凝胶负载细胞的3D骨修复支架，它是由含骨髓间充质干细胞的甲基丙烯酸酐化明胶溶液经交联制备而成。本发明制备的水凝胶负载细胞的3D骨修复支架具有良好的力学性能和生物相容性；植入骨缺损部位后可有效促进骨质和血管的再生，同时可以提高骨缺损部位的力学强度，能有效促进骨缺损的修复，具有良好的促骨再生能力，具有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及生物医用材料领域，具体涉及一种水凝胶负载细胞的3D骨修复支架及其制备方法。

背景技术

人体骨组织不仅能够支撑人体结构，并保护人体器官，维持生命活动；同时能够牵引肌肉产生运动，完成生活中的各项活动。骨是人体重要的组成部分。但在生活中，人们常因为疾病或意外伤害造成骨缺损，给身体造成严重的伤害，也影响生活质量。

传统的金属、陶瓷等骨修复材料的力学性能与人体骨相差甚远，植入后容易造成应力屏蔽，导致周围骨组织松动。水凝胶因其可根据原料组分，改变其理化性能，得到性能较优异的骨修复材料，得到广泛研究。但其同时也面临一个问题，即缺乏一定的生物活性，对于骨缺损修复较慢。

因此，研究一种具有优良力学性能，生物相容性好，具有生物活性，对骨缺损修复快的水凝胶骨修复材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种水凝胶负载细胞的3D骨修复支架及其制备方法。

本发明提供了一种水凝胶负载细胞的3D骨修复支架，它是由含骨髓间充质干细胞的甲基丙烯酸酐化明胶溶液经交联制备而成。

进一步地，所述甲基丙烯酸酐化明胶溶液中，骨髓间充质干细胞的密度为2x10⁶个/mL，所述甲基丙烯酸酐化明胶溶液的浓度是5％(w/v)。

进一步地，所述交联为光交联。

进一步地，所述光交联使用的交联剂为Igucure500。

进一步地，所述交联剂的用量为甲基丙烯酸酐化明胶溶液的0.25％(w/v)。

进一步地，所述光交联为紫外光交联。

进一步地，所述甲基丙烯酸酐化明胶的制备方法如下：

甲基丙烯酸酐与明胶经过反应、透析和冻干，即得；

其中，甲基丙烯酸酐与明胶的比为5:8(v/w)。

进一步地，所述甲基丙烯酸酐与明胶的反应为将明胶溶于浓度为10w/v％的CB缓冲液溶液中，40～60℃搅拌至形成均匀的明胶溶液，明胶溶液的浓度为8％(w/v)；并在此条件下将甲基丙烯酸酐逐滴添加到明胶溶液中，反应2～4小时，即得甲基丙烯酸酐化明胶溶液；

和/或，所述透析为将制备得到的甲基丙烯酸酐化明胶溶液置于透析袋中，透析8～12天，每天早晚各换一次水；其中，透析袋的截留分子量为12000～14000。

本发明还提供了一种制备前述的骨修复支架的方法，它包括如下步骤：

(1)使用去离子水将甲基丙烯酸酐化明胶配制成浓度为5％(w/v)的甲基丙烯酸酐化明胶溶液，并加入光交联剂，混匀混合，得混合溶液，将混合溶液经过0.22微米滤膜过滤，与骨髓间充质干细胞混匀制成细胞悬液；

(2)根据需要构建骨缺损模型，并根据骨缺损模型制备相应尺寸的PDMS模具；

(3)将细胞悬液加入PDMS模具中并给予紫外光照射，交联后，即得。

进一步地，步骤(1)中，交联剂的用量为甲基丙烯酸酐化明胶溶液的0.25％(w/v)；

和/或，步骤(1)中，细胞悬液中骨髓间充质干细胞的密度为2x10⁶个/mL。