[发明专利]一种基于三嵌段聚合磷酸胆碱表面定向组装的I型胶原蛋白凝胶基质及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于聚合磷酸胆碱表面涂层的I型胶原蛋白新型凝胶基质及其制备方法，属于生物材料技术领域；本发明的新型凝胶基质成分为聚合磷酸胆碱改性I型胶原蛋白。首先I型胶原蛋白先凝胶化，然后聚合磷酸胆碱在胶原蛋白凝胶表面通过其特殊的分子结构定向组装成桥式结构（loop结构），连接到I型胶原蛋白基质表面，获得聚合磷酸胆碱表面涂层的I型胶原蛋白凝胶基质。该方法制备的新型凝胶基质具有优异的润滑性能，抗非特异性吸附性能以及良好的生物相容性，并对软骨损伤起到良好的修复作用，克服了I型胶原蛋白凝胶润滑性能、抗非特性吸附性能差的不足，在软骨修复材料领域具有极大的潜力和应用价值。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，具体涉及一种基于三嵌段聚合磷酸胆碱表面定向组装的I型胶原蛋白新型凝胶基质及其制备方法。本发明的新型凝胶基质特别适用于软骨细胞培养，并同时具有抗非特异性吸附性能和润滑性能。

背景技术

关节炎是最常见的慢性疾病之一，据统计，全世界共有3.55亿关节炎患者，其中1.9亿患骨关节炎，超过1650万人患类风湿关节炎。其中，急慢性软骨组织损伤造成的关节炎是全世界公认的致残性疾病，约占关节炎疾病患者的 30%左右，该疾病的治疗在国际上都是个公认的难题。传统的外科治疗方法主要有关节镜下冲洗、微骨折术、关节磨削术等，但存在不能彻底治愈，需要多次微创手术，从根本上并不能为受损软骨周围的软骨细胞提供一个很好的栖息地。

临床上，I型胶原蛋白植入基质(COL I)常用于关节软骨的修复再生，重建的软骨接近正常透明软骨组织，疗效持久，并且适用于损伤面积较大的关节软骨缺损。但是单一I型胶原蛋白基质力学性能不足，抗炎症因子性能较差，严重影响其植入后修复软骨的效果。

润滑素（LUB）是关节滑液中的一种特殊构型的糖蛋白，具有极高抗非特异性能力和极低的摩擦系数，对预防关节磨损或干扰起关键作用。LUB蛋白由两个球状粘性末端与中间瓶刷粘蛋白三部分组成，可通过两个末端区域与各种表面强烈粘合，形成三嵌段环形（loop）结构；中间粘蛋白具有大量负电荷，可形成致密的水合层，从而赋予LUB出色的抗非特异吸附性能。尽管如此，LUB的强负电荷可能对带正电的蛋白质存在一定的非特异性吸附；而且LUB吸附在正电荷的表面时，可能造成loop结构的坍塌，影响其抗非特异吸附性能。同时LUB提取工艺较为复杂，大大限制了其在软骨修复中的应用。为了开发简便、实用同时具有抗非特异性吸附和润滑双重性能的软骨修复材料，受LUB结构启发，利用磷酸胆碱两性离子材料取代LUB的粘蛋白结构，接枝在柔性疏水共聚物主链上，为聚合物提供电中性环境，以进一步提高其润滑性能、抗粘附特性以及生物相容性。

为改善I型胶原蛋白植入基质在软骨修复过程中力学性能不足，抗炎症因子性能较差的缺点，达到更好治疗骨关节炎的目的，本发明设计合成了一种高聚物分子-三嵌段聚合磷酸胆碱（ABA），通过三嵌段聚合磷酸胆碱在I性胶原蛋白基质表面的定向组装，从而获得一种基于三嵌段聚合磷酸胆碱表面定向组装的I型胶原蛋白新型凝胶基质，通过此方法制备得到的凝胶基质既不损坏原I型胶原蛋白植入基质粘附受损软骨组织、迁移软骨细胞的能力，同时又赋予了其较好的抗非特异性吸附性能和润滑性能。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种基于三嵌段聚合磷酸胆碱表面定向组装的I型胶原蛋白的新型凝胶基质。

本发明另一目的在于提供上述基于三嵌段聚合磷酸胆碱表面定向组装的I型胶原蛋白新型凝胶基质的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述基于三嵌段聚合磷酸胆碱表面定向组装的I型胶原蛋白的新型凝胶基质在生物医药领域中的应用；特别适用于制备软骨修复材料，治疗骨关节炎，改善受损软骨表面润滑性能、抗非特异性吸附性能及良好的生物相容性。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案加以实现的：