一种海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶及其制备方法和应用。所述海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶由海藻酸钠和羟丙基甲基纤维素两种天然多糖在交联剂、缓释剂、溶剂以及一定固液比的条件下原位负载DBM颗粒制备而成，所述海藻酸钠占天然多糖原料总质量的50％～90％，所述羟丙基甲基纤维素占天然多糖总质量的10％～50％。本发明专利技术以海藻酸钠和羟丙基甲基纤维素为基材，以碳酸钙为交联剂，以葡萄糖酸‑δ‑内酯为缓释剂，复合具有良好骨诱导性和骨传导性的DBM，得到的复合修复材料具有良好的生物相容性、可降解性、良好的可注射性和可塑性。

Sodium alginate based inducible bone repair gel and preparation method and application thereof

【技术实现步骤摘要】
一种海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶及其制备方法和应用
本专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着创伤、肿瘤、先天性缺陷、骨质疏松等原因造成的骨折和骨缺损日益增多，骨修复和骨替代材料逐渐成为医疗体系研究中的重点。传统的自体骨移植和异体骨移植虽然具有良好的生物相容性、骨诱导性和骨传导性，但是仍面临一个很严峻的问题—原材料的来源紧缺。因此，近年来寻找同时具有生物相容性、可降解性和骨诱导性的新型骨修复凝胶是生物材料领域的一项重大课题。国内目前用于骨修复的产品多为生物陶瓷材料和磷酸钙类骨水泥。这些材料在机械强度方面具有显著的优势，但是同时也存在很严重的缺陷—降解缓慢，以致难以匹配自身骨组织的生长速度。在各类新型材料频繁涌现的趋势下，高分子复合材料的出现迅速成为微创界的研究热点。天然高分子材料的生物相容性，可降解性，易形成三维网状结构等使其在组织工程方面用途广泛。而脱钙骨基质(decalcifiedbonematrix，DBM)作为一种具有优良骨传导和骨诱导性能的同种异体骨，其地位是不可撼动的。由于微创临床治疗的需求日趋增加，国内外对高分子复合DBM类的材料也日益重视。骨科医疗器械巨头，如DepuySynthes，Stryker，ZimmerBiomet，Smith&Nephew，Wright等，近几年对微创可注射型产品的研发也日益增加。其中可注射型产品以负载DBM的可降解材料为主，如等。而国内在这方面的产品仍为空白，对该类产品需求仍依赖进口，因此对该类微创型的可诱导骨修复凝胶的研究具有重要意义。海藻酸钠(SodiumAlginate，SA)是从褐藻中提取的一种天然多糖，其结构为β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古洛糖醛酸(G)的无规共聚嵌段物。海藻酸钠作为一种天然生物高分子，可生物降解，降解产物无毒，且相对低廉的价格，其制备得到的水凝胶具有较好的力学强度和良好的三维网络结构，常被用于负载和缓释药物等，因此已广泛应用于工程组织和药物缓释领域，受到了国内外学者的重视。最重要的是海藻酸钠是FDA批准用于生物医学领域的天然生物材料之一。DBM是通过一系列化学方法对骨进行脱钙、去脂和去非胶原蛋白成分等处理得到的产物，它具有良好骨传导和骨诱导性能，免疫排斥反应较低，已经被广泛应用于骨科、神经外科和牙科等领域。良好骨修复凝胶需在一定时间范围内完成骨修复过程，达到骨愈合目的，而富含BMP等多种成骨因子的DBM粉既可发挥生物活性成分作用，又可作为具备骨传导的支架材料之一。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，目的在于提供一种海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶及其制备方法和应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶，由海藻酸钠(SA)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)两种天然多糖在交联剂、缓释剂、溶剂以及一定固液比的条件下原位负载DBM颗粒制备而成，所述海藻酸钠占天然多糖原料总质量的50％～90％，所述羟丙基甲基纤维素占天然多糖总质量的10％～50％。上述方案中，所述交联剂为碳酸钙，其用量为海藻酸钠质量的30％～70％，优选地，用量为海藻酸钠质量的34％。上述方案中，所述缓释剂为葡萄糖酸-δ-内酯，其用量为海藻酸钠质量的30％～70％，优选地，用量为海藻酸钠质量的34％。上述方案中，所述溶剂为注射用水、生理盐水和磷酸盐缓冲溶液中的一种，优选地，溶剂为注射用水。上述方案中，所述固液比为0.03～1.20g/mL，优选地，固液比为0.3083g/mL。上述方案中，所述DBM颗粒占固相成分质量的20％～80％，所述DBM颗粒的尺寸为200～850μm，优选地，所述DBM颗粒占固相成分质量的64.86％，尺寸为400μm。上述海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)将海藻酸钠、羟丙基甲基纤维素、碳酸钙、葡萄糖酸-δ-内酯粉末研磨混合得到混合固相粉末；2)将DBM颗粒加入到步骤1)所得固相粉末中，搅拌均匀，得到复合固相；3)将溶剂加入到固相中，充分搅拌，搅拌均匀后，即得到海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶。上述海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶在生物医用领域的应用。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术以海藻酸钠和羟丙基甲基纤维素为基材，以碳酸钙为交联剂，以葡萄糖酸-δ-内酯为缓释剂，复合具有良好骨诱导性和骨传导性的DBM，得到的复合修复材料具有良好的生物相容性和可降解性；(2)本专利技术使用的交联剂和缓释剂使交联速度的可控，可以实现海藻酸钠凝胶的均一稳定性，使得材料性能更加稳定；(3)本专利技术在保留脱钙骨基质粉良好的骨诱导和骨传导性能的基础上，赋予复合材料良好的可注射性、可塑性，有效解决了DBM不易使用和难固定的问题；(4)本专利技术制备的海藻酸钠基凝胶具备良好的溶胀性能，可作为组织工程骨支架，为细胞生存和血管重建提供三维空间，起到输入营养物质和排出细胞代谢物的作用。附图说明图1为海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶制备机理图。图2为海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶不同形态照片。图3为海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶及其原材料红外光谱图。图4为纯凝胶(冷冻干燥)的扫描电镜图。图5为DBM的扫描电镜图。图6为海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶(冷冻干燥)的扫描电镜图。图7为不同注射用水量对注射型海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶的推挤力的影响。图8为不同HPMC和SA质量比对海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶抗压力的影响。图9为海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶在生理盐水中的溶胀曲线图。图10为海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶异位诱导成骨试验组织学切片。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中所使用的脱钙骨基质均由湖北联结生物材料有限公司提供，其制备方法如下：取SD大鼠四肢长骨骨干，去掉干骺端及骨膜，取皮质骨，在冰上研磨粉碎，分别经850μm和200μm不锈钢筛筛除＞850μm和＜200μm的骨粉，得到直径为200～850μm鼠骨粉，对骨粉进行一系列脱脂、脱钙、去免疫非胶原蛋白处理，即得到DBM颗粒。实施例1一种海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶，通过如下方法制备得到：(1)将海藻酸钠、羟丙基甲基纤维素、碳酸钙、葡萄糖酸-δ-内酯粉末按质量比6：3：2：2的比例混合研磨，配制成混合固相粉末；(2)取0.1625g混合固相粉末于5mL烧杯中，加入0.3gDBM颗粒，搅拌均匀，得到复合固相；(3)将0.5mL注射用水加入到固相中，充分搅拌，搅拌均匀后，在1h内，任意塑形，即得到面泥型海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶。本实施例制备所得面泥型海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶在1h内塑形后，置于生理盐水中具有良好的抗溃散性能。实施例2一种海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶，通过如下方法制备得到：(1)将海藻酸钠、羟丙基甲基纤维素、碳酸钙、葡萄糖酸-δ-内酯粉末按质量比6：3：2：2的比例混合研磨，配制成混合固相粉末；(2)取0.1625g混合固相粉末于5mL烧杯中，加入0.3gDBM颗粒，搅拌均匀，得到复合固相；(3)将1.0mL注射用水加入到固相中，充分搅拌，搅拌均匀后，在1h内，任意塑形，即得到面泥型海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶。本实施例制备所得面泥型海藻酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶，其特征在于，所述海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶由海藻酸钠和羟丙基甲基纤维素两种天然多糖在交联剂、缓释剂、溶剂以及一定固液比的条件下原位负载DBM颗粒制备而成，所述海藻酸钠占天然多糖原料总质量的50%~90%，所述羟丙基甲基纤维素占天然多糖总质量的10%~50%。

【技术特征摘要】
1.一种海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶，其特征在于，所述海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶由海藻酸钠和羟丙基甲基纤维素两种天然多糖在交联剂、缓释剂、溶剂以及一定固液比的条件下原位负载DBM颗粒制备而成，所述海藻酸钠占天然多糖原料总质量的50%~90%，所述羟丙基甲基纤维素占天然多糖总质量的10%~50%。2.根据权利要求1所述的海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶，其特征在于，所述交联剂为碳酸钙，其用量为海藻酸钠质量的30%~70%。3.根据权利要求1所述的海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶，其特征在于，所述缓释剂为葡萄糖酸-δ-内酯，其用量为海藻酸钠质量的30%~70%。4.根据权利要求1所述的海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶，其特征在于，所述溶剂为注射用水、生理盐水和磷酸盐缓冲溶液中的一种。5.根据权利要求1所述的海藻酸钠基可诱导骨修复凝胶，其特征在于，所述固液比为0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旗，祝超，司旭，代春初，张铁，胡丽，叶莹，
申请(专利权)人：湖北联结生物材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42