[发明专利]一种可注射的抗菌软骨修复水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于生物医学工程技术领域，特别是骨组织修复材料制备技术领域，公开了一种可注射的抗菌软骨修复水凝胶及其制备方法。

背景技术：

因外伤、感染、肿瘤或先天性疾病等原因，造成的骨缺损和骨坏死的修复一直是临床手术的一大难点。作为金标准的自体骨移植具有骨引导、骨诱导和骨再生的三大优点，但自体骨的供体受到很大的限制，同时对患者来说存在创伤大、手术时间长和风险高等问题。虽然临床上已有诸多的异体骨基质产品以及其他以羟基磷灰石、β-磷酸三钙为主要成分表的骨修复瓷粉的应用，但研究发现这些骨移植修复材料的成骨能力有限，而且同样存在来源少、可能会引入病原体等额外风险。植入的骨修复材料多数仅仅起到了骨引导作用，而且其降解速度往往与新的骨组织的生长速度不匹配，造成骨愈合延迟和骨量不足等情况。另外，市面上大部分产品多为粉末状。临床操作不方便、塑性困难，尤其对于关节受损部位或是闭合性骨损伤，其临床使用困难且修复效果欠佳。

聚合物水凝胶已经被广泛用于骨缺损修复的临床实践及相关的研究中。聚合物水凝胶所具有的高含水量的三维网格结构同细胞外基质非常相似，广泛用于药物、生长因子、活性细胞等多种成分的负载，从而在临床植入材料、载药释放、组织工程等多个领域得以广泛的应用。特别是具有良好细胞相容性的水凝胶，可以为细胞的生长和分化提供不同时间和空间的诱导信号。近年来，可注射水凝胶因其简单的操作方式及优越的性能而受到广泛的关注，特别是在体内复杂的不规则的三维环境中更显其优越性。可注射水凝胶除了能为修复部位提供物理支撑之外，还能为细胞移行和生长提供三维基质支架。

透明质酸是一种可降解生物材料，具有良好的生物相容性，其亲水性对细胞吸附、生长和分化具有重要的作用，可以作为一种临时的骨架支持和刺激新骨组织的生长，在完成一定时间的机械支撑作用后，将会逐步降解并被新生的骨组织替代。

但是现有的可注射水凝胶的力学性能不理想且普遍缺乏抗菌能力，即使是具备抗菌性能的水凝胶，其抗菌性能往往是通过添加银离子抗菌剂或是抗生素来实现，这使到水凝胶的生物安全性大大降低，而且长期使用会产生耐药性。

因此，针对上述的情况，开发出一种具有良好力学性能和抗菌性能的可注射水凝胶骨修复材料，以实现相应的微创骨修复手术，并满足临床骨科微创手术以及不规则骨缺损修复手术的需要。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，克服现有的骨修复材料临床操作不方便、塑性困难，以及现有的可注射骨修复材料的力学性能不足和缺乏抗菌性能的缺点，提供一种可注射的抗菌软骨修复水凝胶及其制备方法，以满足临床骨科微创手术以及不规则骨缺损修复手术的需要。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种可注射的抗菌软骨修复水凝胶，由以下组分按重量份数计制成：透明质酸10份、纳米羟基磷灰石0.5-1份、抗菌肽LL-37 0.05-0.1份。

优选的，所述的透明质酸的分子量为1000-1500 KDa，购于美国Sigma-Aldrich公司；所述的抗菌肽LL-37购于美国Bead Tech公司；所述的纳米羟基磷灰石的平均粒径为150-250 nm。

为实现上述目的，本发明的另一技术方案为：一种可注射的抗菌软骨修复水凝胶的制备方法，所述的制备方法通过以下步骤实现：（1）制备具有抗菌性能的透明质酸；（2）将抗菌透明质酸与纳米羟基磷灰石复合。

进一步的，所述步骤（1）的具体制备步骤如下：

S1：称取一定量的吗啉乙磺酸溶于去离子水中，配制成摩尔浓度为0.1mol/L的吗啉乙磺酸溶液，然后按摩尔比3:1（n_氯化钠：n_{吗啉乙磺酸}）加入氯化钠，搅拌至氯化钠完全溶解，得吗啉乙磺酸/氯化钠缓冲液，所得缓冲液置于2-8℃冰箱中备用；

S2：按配方比称取一定量的透明质酸，将其溶于S1所得的吗啉乙磺酸/氯化钠缓冲液中，搅拌24h配得质量浓度为2%wt的透明质酸溶液，置于4℃冰箱中备用；

S3：将1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDS）、N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）分别溶于S1所得的缓冲液中，配成浓度为0.8mg/mL的EDS溶液和浓度为0.4 mg/mL的NHS溶液，然后将EDS溶液和NHS溶液等体积混合即得EDS/NHS溶液，备用；

S4：将S2制得的透明质酸溶液和S3制得的EDS/NHS溶液按2:1的体积比混合，搅拌3-4 h，然后按配方比加入抗菌肽LL-37，室温下搅拌24h，备用；