[发明专利]具有纳米-微米复合结构和高矿物质密度的仿生矿化水凝胶及其制备方法与及应用

权利要求书

1.具有纳米-微米复合结构和高矿物质密度的仿生矿化水凝胶，其特征在于，该仿生矿化水凝胶由具有双交联高分子网络结构的水凝胶以及均匀分布在该水凝胶的双交联高分子网络上的类骨磷灰石组成，类骨磷灰石的Ca/P比为1.64～1.83；

所述具有双交联高分子网络结构的水凝胶是具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料氧化自交联以及具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料与具有氨基及羧基的高分子材料通过迈克加成反应形成的；

类骨磷灰石是以具有双交联高分子网络结构的水凝胶中的双交联高分子网络中的儿茶酚官能团与钙离子络合作为类骨磷灰石的成核位点生长形成的，类骨磷灰石是由纳米级类骨磷灰石聚集形成的微米级类骨磷灰石团聚体；

所述具有氨基及羧基的高分子材料是I型胶原，所述具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料是结构式如式(Ⅰ)所示的多巴胺改性的透明质酸，多巴胺改性的透明质酸中多巴胺的接枝率为1％～50％，

所述具有双交联高分子网络结构的水凝胶是具有氨基及羧基的高分子材料的溶液与具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料的溶液在pH＝6.8～8.5的条件下，按照具有氨基及羧基的高分子材料与具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料的质量比为的比例，多巴胺改性的透明质酸溶液氧化自交联以及多巴胺改性的透明质酸溶液与I型胶原溶液通过迈克加成反应形成的反应形成的；

该仿生矿化水凝胶的制备方法包括以下步骤：

(1)将具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料溶解，将具有氨基及羧基的高分子材料溶液溶解，将所得具有氨基及羧基的高分子材料的溶液滴加至具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料的溶液中，在冰浴条件下充分混合，然后调节所得混合溶液的pH值至6.8～8.5，再立即转移至模具中静置至各组分充分交联，得到具有双交联高分子网络结构的水凝胶；

(2)将具有双交联高分子网络结构的水凝胶用去离子水清洗，干燥去除表面的水分，然后浸没在pH＝6.8～8.5的模拟体液中在无菌条件下于37℃孵育10～50天，将所得产物用水洗涤，得到具有纳米-微米复合结构和高矿物质密度的仿生矿化水凝胶；在孵育期间，每间隔12～24h更换一次模拟体液，所述模拟体液为1×SBF～20×SBF。

2.根据权利要求1所述具有纳米-微米复合结构和高矿物质密度的仿生矿化水凝胶，其特征在于，该仿生矿化水凝胶在冷冻干燥后，其中的类骨磷灰石的含量为45wt.％～90wt.％，余量为双交联网高分子络结构；所述具有双交联高分子网络结构的水凝胶中，双交联高分子网络的含量为5～50mg/mL。

3.根据权利要求1或2所述具有纳米-微米复合结构和高矿物质密度的仿生矿化水凝胶，其特征在于，微米级类骨磷灰石团聚体的粒径为1.2～200μm。

4.根据权利要求1或2所述具有纳米-微米复合结构和高矿物质密度的仿生矿化水凝胶，其特征在于，该仿生矿化水凝胶的压缩模量至少为100kPa。

5.根据权利要求1所述具有纳米-微米复合结构和高矿物质密度的仿生矿化水凝胶，其特征在于，步骤(1)中，将具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料用水溶解形成浓度为5～50mg/mL的具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料的溶液，将具有氨基及羧基的高分子材料用醋酸溶液溶解形成浓度为5～50mg/mL具有氨基及羧基的高分子材料的溶液。

6.根据权利要求1所述具有纳米-微米复合结构和高矿物质密度的仿生矿化水凝胶，其特征在于，步骤(1)中，按照具有氨基及羧基的高分子材料与具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料的质量比为的比例将具有氨基及羧基的高分子材料的溶液滴加至具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料的液中。

7.权利要求1至6中任一权利要求所述具有纳米-微米复合结构和高矿物质密度的仿生矿化水凝胶在制备颅骨修复材料中的应用。