[发明专利]一种功能性的纤维化杂化凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种功能性的纤维化杂化凝胶的制备方法及其应用，解决目前硬骨修复支架材料中羟基磷灰石在基体相中容易大块团聚，导致组织修复不均匀的问题。本发明的制备方法为：通过表面官能团修饰将表面带有氨基的羟基磷灰石与带有羧基的亲水性天然材料或合成聚合物通过酰胺化反应，制得表面改性的羟基磷灰石颗粒。本发明设计科学，操作简便，有生物相容性，骨诱导以及生物矿化能力，是一种理想的骨修复支架材料。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及杂化纤维凝胶制备方法及其应用。

技术背景

天然骨是胶原蛋白与纳米羟基磷灰石的天然复合材料。羟基磷灰石晶体分布在胶原蛋白纤维上，约占骨重量的60% ~ 70%。虽然天然骨组织受到外界破坏有能力重建，但在自愈合失败的情况下，如骨折不愈合，就需要借助外界生物活性材料，诸如合成羟基磷灰石和含有羟基磷灰石的聚合物复合材料。理想情况下，这些材料应具有与骨骼相似的结构性能特征，具有生物相容性、生物降解性和生物活性，并且应该易于获得、制备简单。但是目前，由羟基磷灰石颗粒与聚合物复合制备骨修复支架时，存在着增强相与基体相不相容，界面结合处结强度差，纳米晶体固有的高表面能有利于团聚，从而导致力学性能较差。目前很多研究都集中在通过对羟基磷灰石表面修饰来克服这一问题。所采用的方法包括表面活性剂和聚电解质的吸附，使粒子具有静电和空间稳定性。但目前各种改性方法的综合效果都并不十分理想，因此，提供一种改性羟基磷灰石，具有良好的生物相容性，并且降解稳定，能与有机纤维支架良好结合且分散均匀，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供了一种巯基化改性羟基磷灰石并构建杂化纤维凝胶支架的制备方法，成功解决了现有技术中传统骨修复支架中羟基磷灰石大块团聚，组织修复不均匀等问题。

本发明包含以下技术方案：

一种巯基化改性羟基磷灰石，包括氨基化的羟基磷灰石和巯基化的天然化合物或合成化合物，所述天然化合物或合成化合物具有羧基官能团或可被修饰成羧基的官能团，所述氨基化的羟基磷灰石通过氨基与所述巯基化的天然化合物或合成化合物中带有的羧基发生酰胺反应化学结合。通过将巯基修饰过的化合物与氨基修饰过的羟基磷灰石反应，可以成功得到表面带有巯基的改性羟基磷灰石颗粒，将其与带有巯基的有机物相复合可以实现羟基磷灰石在基体中良好的分散，同时二硫键相互作用还有望增强支架内部两相界面的结合，从而提高支架的整体力学强度以及组织修复效果。

作为可选方式，在上述巯基化改性羟基磷灰石中，所述氨基化的羟基磷灰石为硅烷偶联剂改性而成的羟基磷灰石。进一步的，所述氨基化的羟基磷灰石表面硅烷偶联剂的质量百分比为2%~12%。更进一步的，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。

作为可选方式，在上述巯基化改性羟基磷灰石中，所述氨基化的羟基磷灰石为3-氨丙基三乙氧基硅烷与正硅酸乙酯联合改性而成的羟基磷灰石。3-氨丙基三乙氧基硅烷作为一种硅烷偶联剂，其一端的三个乙氧基可与羟基磷灰石表面修饰过的聚硅醇网络结构结合，另一端暴露出的氨基可与带有羧基的天然生物材料或合成高分子反应，达到羟基磷灰石表面亲疏水改性。

作为可选方式，在上述巯基化改性羟基磷灰石中，所述天然化合物或合成化合物为透明质酸、羧甲基壳聚糖、明胶、胶原、海藻酸钠、硫酸软骨素、聚碳酸酯、聚胱胺酸中的任意一种或几种。

作为可选方式，在上述巯基化改性羟基磷灰石中，所述天然化合物或合成化合物为透明质酸。透明质酸作为一种细胞外基质，有一定的生物相容性，以及良好的亲水性，支链上的活性羧基还可以与其他化合物反应，从而赋予其各种活性官能团。

作为可选方式，在上述巯基化改性羟基磷灰石中，氨基化的羟基磷灰石和巯基化的天然化合物或合成化合物的用量质量比为1:1~1:5。

作为可选方式，在上述巯基化改性羟基磷灰石中，所述氨基化的羟基磷灰石结构式具体为：。