[发明专利]用于软骨修复的多孔半降解水凝胶材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于关节软骨修复技术领域，具体涉及一种用于软骨修复的多孔半降解水凝胶材料及其制备方法。

背景技术

   关节软骨缺乏自我修复能力，若治疗不及时或不恰当，会给患者带来严重的功能障碍。缺损软骨的修复一直是医学界亟待解决的难题之一，由于外伤、肿瘤或关节病变，以及社会老龄化的加剧，在世界范围内呈现出日益增长的软骨缺损发病率。

临床上对软骨缺损修复的方法包括自体软骨移植、异体软骨移植和人工关节置换术，这些方法因为存在供体来源、免疫排斥或材料失效等问题，极大地限制了其在临床上的应用。近年来，软骨组织工程的发展为关节软骨损伤的修复提供了一种理想的治疗途径。软骨组织工程主要是将在体外培养、扩增的软骨种子细胞，以较高密度种植于具有良好生物相容性和降解性的支架材料上，在多种调节因素的作用下经过一定周期形成组织工程化软骨。利用组织工程技术，细胞能够很好的黏附在支架材料上，同时还能保证细胞的有效增殖，最终得到再生软骨组织；支架材料的多孔性更有利于组织向材料内部的生长。但是作为再生组织，与自然软骨组织之间还是存在一定差异，在植入初期，材料的强度等力学方面的性能并不能达到人体膝关节处生理载荷的要求。

聚乙烯醇（PVA）水凝胶是亲水性聚乙烯醇大分子经交联后形成的网状结构的水溶胀体。PVA水凝胶具有化学稳定性、良好的生物相容性和力学性能，被广泛应用于烧伤或创伤治疗、药物释放载体、固相酶载体、组织工程等生物医学领域。研究证实PVA水凝胶具有类似天然关节软骨的三维多孔网络结构以及良好的生物力学性能，被认为是一种很有潜力的关节软骨替代材料。但与自然软骨相比，PVA水凝胶缺乏生物活性，植入后难以与周边的自然组织形成牢固连接，影响软骨假体的修复功能。

用生物活性材料与PVA水凝胶结合被认为是一种改善水凝胶生物活性的有效改性途径。中国专利（200910117158.6）提到一种层状仿生关节软骨修复与置换材料的制备方法，使具有生物活性的纳米羟基磷灰石在PVA水凝胶中沿厚度方向呈梯度分布，该方法可以有效提高植入体与底层自然关节软骨的连接强度，但并不能改善植入体与周边软骨组织的连接性。

发明内容

本发明的目的在于于结合PLGA微球优良的生物活性和水凝胶材料良好的生物力学性能的优点，提供一种用于软骨修复的多孔半降解水凝胶材料及其制备方法，具体是一种可降解的聚乳酸-羟基乙酸微球填充多孔聚乙烯醇水凝胶混合材料的制备方法，以提高植入物与周边自然组织的有效连接。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于软骨修复的多孔半降解水凝胶材料，所述材料是由PLGA微球与多孔水凝胶组成的混合材料，其中PLGA微球填充在多孔水凝胶孔隙中；所述PLGA微球形状为球型，直径为10~80μm；所述多孔水凝胶为PVA/PVP水凝胶，孔隙为直径为1~100μm的贯通孔，其中PVA的分子量为89000~98000，醇解度>99%。

上述用于软骨修复的多孔半降解水凝胶材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

（1）采用乳化-溶剂挥发法制备PLGA微球；

（2）将PVA和PVP粉末混合，以去离子水为溶剂，配置成PVA/PVP质量分数为10~20%的混合溶液，在90~96℃恒温水浴中搅拌均匀，冷却到室温；

（3）将NaCl与乳化剂OP混合形成复合致孔剂；

（4）将步骤（3）所得复合致孔剂与步骤（1）所得PLGA微球加入至步骤（2）所得混合液中，室温下搅拌均匀后将混合液倒入玻璃模具中，冷冻解冻数次，得到水凝胶粗品；

（5）将步骤（4）所得水凝胶粗品放入去离子水中超声清洗，加入AgNO₃溶液检测洗过的去离子水无沉淀产生，得到多孔半降解水凝胶材料。

其中步骤（2）中PVA和PVP粉末的质量百分比为99：1。

步骤（3）中NaCl与乳化剂OP的质量比为1:1~1:3。

步骤（4）中复合致孔剂与步骤（2）所得混合液的质量比为10%~25%；PLGA微球与步骤（2）所得混合液的质量比为0~6.75%。

步骤（4）中冷冻解冻次数为5~9次。

步骤（5）中AgNO₃溶液的浓度为0.5~1.5%。