[发明专利]一种用于骨缺损修复的新型可注射水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于骨缺损修复的新型可注射水凝胶，其制备方法为：一、制备生物活性玻璃；二、制备接枝酰肼键的胶原蛋白和改性的氧化魔芋葡甘露聚糖；三、将生物活性玻璃和接枝酰肼键的胶原蛋白分散于PBS溶液中，得到A液；将改性的氧化魔芋葡甘露聚糖溶解于PBS溶液中，得到B液；四、混合A液和B液得到用于骨缺损修复的新型可注射水凝胶。本发明的用于骨缺损修复的新型可注射水凝胶具有可原位注射，操作简便，手术产生的二次伤害小，可适应缺损部位形貌实现骨缺损部位原位填充成型等优点，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种用于骨缺损修复的新型可注射水凝胶及其制备方法。

背景技术

由于先天畸形、疾病、创伤等因素引发的骨缺损每年可达上千万人次，骨缺损修复材料的发展，为骨缺损部位的修复提供了一种新思路和简便方法。自体骨、异体骨、无机材料如磷酸三钙、有机材料如蚕丝蛋白、有机高分子材料如聚乳酸等骨缺损修复材料的发展，为人们提供了可适应不同缺损部位尺寸和功能的骨修复材料，促使了该领域的迅速发展。对于生物体而言，材料的活性问题、毒性问题以及如何实现最小的手术创口问题一直是一个不容忽视的问题，具有可矿化的生物活性玻璃的可注射水凝胶材料无疑具有优势。

生物活性玻璃(Bioactiveglass，BAG)是一种由SiO₂、P₂O₅和CaO等成分组成的硅酸盐玻璃，在骨缺损部位可以矿化为羟基磷灰石，促进新生骨组织的生长，具有优异的生物相容性、可降解性、骨诱导性。然而生物活性玻璃不容忽视的弊端是在体内降解速率快，直接植入体内无法匹配新骨生成速度，导致缺损组织修复效果不理想。

水凝胶是一类通过水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联形成的三维网络结构凝胶，可广泛应用于化工、医疗、食品等领域。近年来，具有良好生物相容性的天然或有机高分子构建的水凝胶在组织缺损修复方面的应用越来越受到人们的关注。然而，应用于骨组织缺损修复中的水凝胶通常存在凝胶强度低、韧性差和降解速率与新骨生成不匹配等缺点一直影响着其使用效果。

本发明针对上述现有骨缺损组织修复材料的不足，利用生物相容性良好的胶原蛋白与氧化魔芋葡甘露聚糖通过共价交联制备可用于骨组织缺损修复的可注射水凝胶，并在该水凝胶中加入镁、铜掺杂的生物活性玻璃以改善其机械性能，使得最终获得的可注射水凝胶兼具生物活性玻璃和水凝胶的双重功效的同时，又有效避免了各自单独使用的缺陷。该水凝胶可通过注射形式进入缺损部位并能快速实现溶胶—凝胶转化，有效解决了最小的手术创口下的骨缺损组织填充问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于骨缺损修复的新型可注射水凝胶及其制备方法。该水凝胶中掺杂有含镁、铜元素生物活性玻璃，使得其不仅兼具生物活性玻璃和水凝胶的共同优点外，还具有促进新骨生成的镁、铜元素的缓释功效，可有效实现最小的手术创口下的骨缺损组织填充和具有良好的骨缺损修复功效。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于骨缺损修复的新型可注射水凝胶，其特征在于采取以下步骤得到：

步骤一、生物活性玻璃的制备：将十二胺溶于乙醇溶液中，搅拌至其完全溶解，然后加入正硅酸四乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸钙、六水硝酸镁和三水硝酸铜，继续搅拌2～4h，离心获得沉淀；用去离子水离心洗涤沉淀后进行冷冻干燥；将干燥后的粉末在600～700℃的空气中煅烧2～4h，得到镁离子和铜离子共同掺杂的生物活性玻璃；所述镁离子和铜离子共同掺杂的生物活性玻璃的形态为直径650～750nm的球形；