[发明专利]基于多孔明胶复合微球的可注射骨修复支架及其制备方法

说明书

发明公开了一种基于多孔明胶复合微球的可注射骨修复支架及其制备方法，将甲基丙烯酸改性明胶和无机纳米颗粒复合得到有机/无机溶液，将聚氧化乙烯加入有机/无机溶液混合均匀后通过乳化得到微球。通过降低乳化体系的温度得到物理交联的微球；将微球浸泡于含有光引发剂的溶液后高速离心，去掉上层液体得到紧密堆积的微球，将堆积微球用光交联后得到微球支架。在生理环境下，PEO的溶出使微球内部具有贯通的微孔，微球之间的大孔和微球和内部的微孔形成多尺度孔道结构，有利于氧气、营养物质及代谢产物的传输；同时也利于细胞的浸润，铺展和增殖；有利于血管和新生组织的长入。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种基于多孔明胶复合微球的可注射骨修复支架及其制备方法。

背景技术

在临床上，一旦超过临界尺寸，骨缺损便无法自我愈合，需要进行外科手术治疗。传统的外科骨科手术创伤大、术中容易感染、病人舒适度低，因此基于可注射骨修复材料的微创手术受到了越来越多的青睐。此外，针对临床上深度较大或者不规则的骨缺损，可注射骨修复材料能够完美填充，且与周围组织紧密结合。因此，可注射骨修复材料的开发得到了越来越多的重视。由于水凝胶具有较高的含水量以及类似天然细胞外基质的纳米纤维网络结构，在组织再生方面受到了广泛关注。然而，传统的可注射水凝胶内部孔隙为纳米级，不利于氧气、营养物质和代谢产物的传输，限制细胞的浸润，阻碍血管和新生组织的长入。这些缺点极大地限制了可注射水凝胶在骨组织再生领域中的运用。因此，开发一种可注射的、具有大孔结构的水凝胶以实现组织的再生修复非常重要。

目前，制备可注射多孔水凝胶的方法主要为致孔剂法，气体发泡法等。但这些方法往往存在添加剂容易残留、毒性较大、孔隙不均匀且难贯通等缺点。此外，上述方法制备的多孔材料孔径尺寸单一，缺乏多尺度孔道结构。相对于具有单一尺寸孔结构的材料，同时具有大孔和微孔的材料更有利于营养物质的传输和血管的长入。因此，如何制备具有多尺度孔道结构的可注射水凝胶支架是目前需要解决的技术问题。

发明内容

提供一种基于多孔明胶复合微球的可注射骨修复支架的制备方法，解决现有技术中可注射水凝胶材料缺乏多尺度孔道结构，传质效率低的问题。

本发明采用的技术方案如下：

基于多孔明胶复合微球的可注射骨修复支架，通过以下制备方法获得，所述的制备方法包括以下步骤：

步骤1.用甲基丙烯酸酐对明胶进行化学改性，冻干后得到甲基丙烯酸明胶(GelMA)海绵；

步骤2.将步骤1中制得的GelMA溶解于去离子水，加入不同含量的无机纳米颗粒后超声分散得到均匀的溶液；

步骤3.聚氧化乙烯(PEO)溶解于去离子水中，按比例加入到步骤2的溶液中混合均匀；

步骤4.将步骤3的溶液滴加到含有乳化剂的油相中搅拌形成微球，接着将整个乳化体系放置于冰水浴上搅拌，再用冰丙酮分离出乳化体系中的微球后洗涤、抽滤、挥干；

步骤5.将步骤4中制得的微球浸泡于含有光引发剂的PBS缓冲溶液中，溶胀后离心去掉上层清液，将下层高浓度的微球转移到模具中，光交联后得到微球支架。

所述步骤1中的GelMA的接枝度为20％-50％。

进一步地，所述步骤2中的GelMA的质量浓度为10-20％，无机纳米颗粒为如羟基磷灰石、生物活性玻璃、蒙脱土中的一种，无机纳米颗粒的浓度为1％-10％。

进一步地，所述步骤3中PEO溶液的质量浓度为0.5-1.5％，PEO和GelMA的体积比为0.2～1：1。

进一步地，所述步骤4乳化剂为司盘80和吐温80中的一种或两种的结合。乳化剂的含量为油相体积的0.5％-2％。油相为液体石蜡油、玉米油、环己烷中的一种。