[发明专利]一种自组装可注射水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种自组装可注射水凝胶及其制备方法和应用，所述自组装可注射水凝胶以甲基丙烯酸羟乙酯HEMA和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DMAEMA的共聚物为基体，以聚谷氨酸PGA修饰的钙磷盐纳米颗粒PGA‑CaPNPs为填充相，是原位纳米钙磷盐调控的自组装可注射水凝胶。本发明中的可注射水凝胶，其可注射性、力学性质、细胞行为以及生物相容性可通过PGA、钙盐和磷盐含量进行调控和优化。利用微创注射的方法，能够成功将这种水凝胶植入到骨缺损部位，加快了骨修复过程，缩短骨缺损愈合时间。

技术领域

本发明涉及材料科学及医学领域，具体涉及一种原位纳米钙磷盐调控的自组装可注射水凝胶PDH/mICPN及其制备方法和应用。

背景技术

疾病和创伤等造成的骨组织缺损已经成为影响人们健康和生活的一种重要疾病，尤其是对于无法通过自身的修复能力愈合的大段骨缺损的患者，必须借助外科骨移植手术进行修复治疗。其中，人工骨替代材料是目前临床上除自体骨和异体骨移植以外的主要治疗手段。然而，目前所使用的人工骨修复材料普遍存在生物活性低、骨再生启动速度慢、修复效果差等突出问题。同时，传统的治疗方法往往会造成较大的手术创面，需要较长的术后恢复时间。因此，制备具有高成骨活性，并且能够实现微创治疗的骨修复材料变得至关重要。

可注射水凝胶由于具有与胞外基质相似的物理结构，可在微创注射后原位凝胶化进而填充复杂形状的缺损，易于操作，方便临床应用等优点受到越来越多的关注。但是由于力学性质较差，成骨活性较低等缺点限制了其在骨修复领域的进一步应用。通过在水凝胶体系中复合纳米填充物可以同时增强体系的力学性能和生物活性，但是纳米填充物的种类以及复合方法极大的影响了最终的效果。更重要的是如何实现材料的性能与临床可操作性之间的平衡也是急需解决的问题。

因此，本领域迫切需要研发出具有一定力学强度的、成型条件简单、生物相容性优异的、具有成骨活性的可注射水凝胶材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原位纳米钙磷盐调控的自组装可注射水凝胶(PDH/mICPN)及其制备方法和应用。

本发明第一方面，提供一种自组装可注射水凝胶，所述自组装可注射水凝胶以甲基丙烯酸羟乙酯HEMA和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DMAEMA的共聚物为基体，以聚谷氨酸PGA修饰的钙磷盐纳米颗粒PGA-CaP NPs为填充相，是原位纳米钙磷盐调控的自组装可注射水凝胶。

在另一优选例中，所述聚谷氨酸PGA修饰的钙磷盐纳米颗粒PGA-CaP NPs均匀地填充在所述甲基丙烯酸羟乙酯HEMA和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DMAEMA的共聚物中。

在另一优选例中，HEMA和DMAEMA的摩尔比为1-20:1，较佳为2-10:1，更佳为3-5:1。

在另一优选例中，基于所述自组装可注射水凝胶的总重量，钙磷盐的含量为5.0wt％-50.0wt％，PGA的质量为钙磷盐总质量的20％-30％。

在另一优选例中，基于所述自组装可注射水凝胶的总重量，钙磷盐的含量含量为10wt％-30wt％，较佳为10wt％-20wt％，更佳为12.5wt％。

在另一优选例中，PGA的添加质量为钙磷盐总质量的24.5-25.5％。

在另一优选例中，所述自组装可注射水凝胶具有连通的孔结构，孔径为5-10μm。

在另一优选例中，所述聚谷氨酸PGA修饰的钙磷盐纳米颗粒PGA-CaP NPs的粒径为100-500nm，较佳为150-300nm，更佳为180-250nm，甚至200nm。

在另一优选例中，所述自组装可注射水凝胶具有以下一个或多个特征：(1)存储模量在2–100kPa之间；

(2)拉伸强度在90-350kPa之间；

(3)断裂伸长率在95-160％之间。