[发明专利]一种用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及生物医学工程的技术领域，具体涉及一种用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶及其制备方法，包括以下步骤：(1)得到甲壳素/单宁酸混合液；(2)将磷酸氢钙添加到甲壳素/单宁酸混合液中，得到甲壳素/磷酸氢钙混合液；(3)将甲壳素/磷酸氢钙混合液在一定温度下静置，得到未取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶；(4)将未取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶进行拉伸，然后在凝固浴中浸泡一定时间，形成取向的甲壳素/磷酸氢钙水凝胶。本发明的制备工艺较简便，工艺参数较易控制。单宁酸对甲壳素分子链以及甲壳素/纳米材料界面的加强作用，和磷酸氢钙的骨传导作用，再借助机械外力预定向辅助技术，构建了取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶。

技术领域

本发明涉及生物医学工程的技术领域，具体涉及一种用于骨再生的取向甲壳素/磷酸氢钙水凝胶及其制备方法。

背景技术

骨缺损对人类的生活质量和生命体征带来很大伤害(El-Rashidy,A.A.；Roether,J.A.；Harhaus,L.；Kneser,U.；Boccaccini,A.R.Regenerating bone with bioactiveglass scaffolds:Areview of in vivo studies in bone defect models.ActaBiomater.2017,62,1-28)。骨组织一旦发生严重损伤或缺损，会导致骨功能的丧失，需要及时修复。近年来，基于组织工程技术的引导骨再生成为骨修复领域的研究热点(Li,J.J.；Ebied,M.；Xu,J.；Zreiqat,H.Current approaches to bone tissue engineering:Theinterface between biology and engineering.Adv Healthcare Mater.2018,7(6),1701061.)。支架材料，生长因子和干细胞是骨组织工程的三要素。支架材料需要具有良好的生物相容性和生物可降解性，能够为细胞的粘附、迁移以及骨组织的再生创造理想的微环境(Ma,H.；Feng,C.；Chang,J.；Wu,C.3D-printed bioceramic scaffolds:From bonetissue engineering to tumor therapy.Acta Biomater.2018,79,37-59.)。取向支架材料被证明在促进细胞的迁移和分化方面优势明显(Xue J；Wu T；Qiu J；Rutledge S；TanesML；Xia Y.Promoting Cell Migration and Neurite Extension along UniaxiallyAligned Nanofibers with Biomacromolecular Particles in a Density Gradient.AdvFunct Mater.2020，30(40)，2002031.)。

甲壳素是自然界中含量仅次于纤维素的可再生天然高分子资源，具有来源广泛、价格低廉、生物安全性高等特点。甲壳素在普通溶剂如水、乙醇中很难溶解。碱溶液作为天然高分子新溶剂具有不挥发、无毒、环境友好等特点，而且成本低，溶解效率高(Xu,H.；Fang,Z.；Tian,W.；Wang,Y.；Ye,Q.；Zhang,L.；Cai,J.Green fabrication of amphiphilicquaternized beta-chitin derivatives with excellent biocompatibility andantibacterial activities for wound healing.Adv Mater.2018,e1801100.)。由低温碱体系溶解得到的甲壳素溶液已经制备出一系列水凝胶材料，显示了其在生物医学领域的巨大应用潜力(Duan B；Huang Y；Lv A；Zhang L.Recent advances in chitin basedmaterials constructed via physical methods.Prog Polym Sc.2018；82:1–33.)。然而，由于甲壳素分子内和分子间的强氢键作用，导致其分子流动性低。因此，甲壳素基材料通常表现出高刚度和低韧性，限制了其在骨组织工程中的应用。