[发明专利]一种含球霰石的水凝胶支架材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种含球霰石的新型水凝胶支架材料的制备方法。首先利用酪蛋白、Na₂CO₃和CaCl₂合成球霰石，然后利用合成的球霰石与明胶溶液按一定比例混合，并先后通过硫酸铵溶液、N‑羟基琥珀酰亚胺（NHS）和1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）的混合溶液分别进行离子交联和化学交联，冷冻干燥后得到富含球霰石的新型水凝胶支架材料。该水凝胶支架具有良好的生物相容性和机械性能，大的孔隙率和孔径，可为组织缺损可降解支架的丰富和优化提供一种非常有潜力的可降解生物医用材料。

技术领域

本发明涉及一种含球霰石的新型水凝胶支架材料的制备方法。

背景技术

天然大分子聚合物水凝胶质地柔软、富含水，可以模拟生理环境，还具有良好的生物相容性并允许营养物质在材料内转移的优点。另外，适当机械强度的水凝胶可以模拟和维持组织的生物应力环境，在促进组织再生中起着至关重要的作用。但是，水凝胶的高含水量（将近90％）总是伴随着较弱的机械强度，这在很大程度上限制了这种材料在骨骼再生中的应用。盐离子不仅影响蛋白质胶体的稳定性，而且影响其溶解度，即不同浓度的盐溶液可以增加或降低蛋白质的溶解度。基于此理论，只需将纯净的明胶凝胶浸泡在适当的盐溶液中，即可制得机械性能良好的明胶水凝胶。但是，采用盐溶液浸泡形成的离子交联明胶虽然能够提供足够的目标材料的机械强度，但是材料在体内很容易降解，不能够提供一个相对长期的细胞外基质环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种富含球霰石的新型水凝胶支架材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种含球霰石的水凝胶支架材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将酪蛋白溶解于Na₂CO₃溶液后，在搅拌下加至CaCl₂溶液中，收集沉淀、洗涤、干燥获得球霰石；

（2）将球霰石分散到明胶溶液中，倒入模具中，在0~25℃下陈化，再浸泡入硫酸铵溶液进行离子交联，去离子水浸泡除去多余的硫酸铵后，再次浸泡在N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）的混合溶液中进行化学交联，去离子水浸泡除去残留的NHS和EDC，冷冻干燥后得到含球霰石的水凝胶支架材料。

本发明将酪蛋白溶解于Na₂CO₃溶液，再加至CaCl₂溶液中，酪蛋白作为软模板，得到球霰石，加料次序对于球霰石的生成非常关键，将CaCl₂溶液加至溶有酪蛋白的Na₂CO₃溶液中不能得到球霰石。

上述步骤（1）中，酪蛋白与Na₂CO₃的质量比为1:1~1:5。

上述步骤（1）中，CaCl₂溶液和Na₂CO₃溶液浓度为50~150mM，两者的物质的量之比为1:1。

上述步骤（2）中，明胶溶液的浓度为100~300 mg/mL。

上述步骤（2）中，球霰石与明胶的质量之比为1:10~1:30。

上述步骤（2）中，硫酸铵溶液的质量百分比为15~35%。

上述步骤（2）中，EDC与NHS的浓度为20~80mM。

上述步骤（2）中，制备得到的含球霰石的水凝胶支架材料的孔隙率为90-98%，孔径为120-350μm，压缩应力在0.4-2.5MPa之间，在70%的压缩应变下重复压缩20次循环没有显著的滞后现象。