[发明专利]一种力学性能可控的聚乙烯醇软骨支架的制备方法

摘要

本发明提出一种力学性能可控的聚乙烯醇软骨支架的制备方法，该方法利用分子动力学的数值计算方法，通过对PVA水凝胶体系进行建模，从微观分子相互作用的层面对体系进行分子动力学平衡计算，并获得水凝胶体系的微观静态力学性能参数。进而可以对材料的性质进行预测，结合理论计算结果与实际需求，调整PVA与去离子水的质量比，最终寻找到符合弹性模量要求的质量比，从而为软骨支架的制备提供可靠的工艺参数，可快速简便地获得具有特定弹性模量的软骨支架，大大缩短了软骨支架材料的研发周期。

主权项

1.一种力学性能可控的聚乙烯醇软骨支架的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：通过分子动力学模拟仿真软件分别构建聚乙烯醇高分子链模型和水分子模型，将构建的聚乙烯醇高分子链与水分子按M:N的质量比构建聚乙烯醇水凝胶体系的无定型晶胞模型；步骤2：在分子动力学模拟仿真软件中建立适用于步骤1所得聚乙烯醇水凝胶体系的无定型晶胞模型的力场环境；并在力场环境下对聚乙烯醇水凝胶体系的无定型晶胞模型进行分子动力学仿真；待聚乙烯醇水凝胶体系平衡后，再对聚乙烯醇水凝胶平衡轨迹进行静态力学性能分析，得到聚乙烯醇水凝胶体系的力学性能；步骤3：根据病患对软骨支架力学性能的要求，以及步骤2得到的聚乙烯醇水凝胶体系的力学性能，调整构建聚乙烯醇水凝胶体系无定型晶胞模型的聚乙烯醇高分子链与水分子的质量比，再重复步骤2，直至聚乙烯醇水凝胶体系的力学性能达到病患对软骨支架力学性能的要求，得到此时聚乙烯醇高分子链与水分子的质量比m:n；步骤4：依据步骤3计算所得的聚乙烯醇高分子链与水分子的质量比m:n，称取相应质量的聚乙烯醇高聚物和去离子水；步骤5：将所称取的聚乙烯醇高聚物与去离子水混合并在室温下搅拌均匀，然后放入90℃恒温水浴环境中；待聚乙烯醇高聚物完全溶解后，将装有聚乙烯醇水溶液的容器从水浴环境中取出，并置于40℃～70℃环境下恒温去泡；步骤6：待步骤5所得的聚乙烯醇水溶液澄清后，将该聚乙烯醇水溶液倒入具有病患软骨支架外观形状的医用模具中，然后连同模具一起进行多个冷冻‑解冻循环处理，得到聚乙烯醇软骨支架；单个冷冻‑解冻处理过程为：将装有聚乙烯醇水溶液的模具在不高于‑15℃环境下冷冻至少10小时，然后再置于25℃～30℃环境下解冻至少6小时。