[发明专利]一种高力学性能的生物活性仿真软骨水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种高力学性能的生物活性仿真软骨水凝胶及其制备方法和应用，将水凝胶聚合物溶液和硅酸盐玻璃溶胶凝胶溶液混合，发生聚合反应生成所述生物活性仿真软骨水凝胶。本发明制得的生物活性仿真软骨水凝胶具有高仿软骨的机械性能，并且其力学强度优于生物软骨，同时又具备良好的生物相容性、外形结构可控的特点。

技术领域

本发明属于医疗器械和生物材料技术领域，具体涉及一种高力学性能的生物活性仿真软骨水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

由创伤或疾病造成的关节软骨退变或损伤在临床上较为常见，但由于关节软骨组织特殊，内部没有血管、淋巴管和神经，创伤性损伤后只有极低或几乎没有有效的自身修复能力，若治疗不及时或不恰当，将导致严重的功能障碍。因此对关节软骨的损伤进行修复重建，恢复关节面完整性，重建关节功能，防止关节退变，始终是医学界亟待解决的难题之一。目前常用的软骨修复材料基本是由PEG(聚乙二醇)、蚕丝蛋白、PVA(聚乙烯醇)水凝胶等高分子材料共混得到，所制备得的材料机械性能不好且生物活性一般。虽然PVA也是常用的高分子材料，但是大部分研究中PVA都只是与其他材料简单物理混合。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高力学性能的生物活性仿真软骨水凝胶及其制备方法和应用，将水凝胶聚合物溶液和硅酸盐玻璃溶胶凝胶溶液混合，发生聚合反应生成所述生物活性仿真软骨水凝胶。本发明通过MBG溶胶凝胶方法，将硅酸盐玻璃溶胶凝胶溶液与水凝胶聚合物溶液进行反应聚合，首次发现得到一种高弹性模型及抗压强度类似于生物软骨的水凝胶材料，经红外谱图显示，MBG与PVA形成了交联网络结构，材料的力学性能有显著的提高，制得的生物活性仿真软骨水凝胶具有高仿软骨的机械性能，并且其力学强度优于生物软骨，同时又具备良好的生物相容性、外形结构可控的特点。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明第一方面提供一种生物活性仿真软骨水凝胶的制备方法，将水凝胶聚合物溶液和硅酸盐玻璃溶胶凝胶溶液混合，发生聚合反应生成所述生物活性仿真软骨水凝胶。

优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)水凝胶聚合物为聚乙烯醇；

2)硅酸盐玻璃溶胶凝胶溶液和水凝胶聚合物溶液体积比为1：1-1：4，如1：1-1：2或1：2-1：4；

3)水凝胶聚合物溶液的质量分数浓度为10-30％，如10-20％或20-30％。

优选地，所述水凝胶聚合物溶液通过如下制备方法制得：将水凝胶聚合物溶于水中混合至溶液澄清透明。

更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)水凝胶聚合物的质量和水的体积的比值为0.5-2g：20ml；

2)混合温度为60-90℃；

3)混合时间为20-30分钟；

4)混合至溶液澄清透明后静置。

优选地，所述硅酸盐玻璃溶胶凝胶溶液通过如下制备方法制得：将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、磷酸三乙酯、四水合硝酸钙、正硅酸四乙酯、乙醇和盐酸混合反应。

更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、磷酸三乙酯、四水合硝酸钙、正硅酸四乙酯、乙醇和盐酸的质量比为4.0：0.73：1.4：6.7：60.0：1.0；

2)盐酸的摩尔浓度为0.5-1mol/L；

3)混合反应温度为20-30℃；

4)混合反应时间为12-24h。