【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医药，具体涉及一种椎间盘微适应性机械可编程动态水凝胶及其制备方法。
技术介绍
1、椎间盘退变是导致下腰痛的主要原因之一，也是导致人群活动障碍和劳动力丧失的重要原因，给整个社会带来巨大的经济及医疗负担，目前临床上仍然缺乏逆转椎间盘退变的有效治疗手段。髓核是富含蛋白聚糖和二型胶原以及含水量高的凝胶状组织，位于椎间盘中心，起着承重、缓冲、吸收应力及维持弹性等作用，对于维持椎间盘正常生理功能至关重要，促进髓核的再生修复是治疗椎间盘退变的一种理想方法。因此，如何促进髓核的再生修复并维持椎间盘的生物力学功能是治疗椎间盘退变的首要问题之一。
2、水凝胶由于其良好的生物相容性、降解性能和溶胀行为，被广泛用于生物医药领域。同时作为药物载体，水凝胶也是修复损伤组织的理想材料之一。但在椎间盘这样复杂的力学环境下，传统水凝胶模量较低，韧性较差，因此容易在治疗过程中发生破裂，导致无法在椎间盘治疗过程中发挥长期有效的机械补偿功能，极大程度地限制了椎间盘的再生修复。而机械可编程动态水凝胶是一种适用于组织再生的新型智能水凝胶，具有可逆交联的特性，能够利用霍夫迈斯特效应和应变诱导结晶原理实现机械性能自增强，同时组织微环境也可驱动水凝胶内部发生物理或化学变化，实现按需释放功能因子，最终使水凝胶具有环境适应性重编程的性能，达到力学支撑和组织修复的有效统一，满足椎间盘治疗对水凝胶材料的要求。
3、水凝胶是由亲水性大分子的交联链形成的具有三维网状结构的聚合物。水凝胶作为可注射的生物材料，具有很强的治疗应用前景，在椎间盘的研究中得
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种椎间盘微适应性机械可编程动态水凝胶及其制备方法，以解决现有技术中水凝胶机械强度低，易变形和破裂，自愈合性能差，氧化应激能力差的技术问题。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案如下：
3、一种椎间盘微适应性机械可编程动态水凝胶，包括丝素蛋白溶液、pva溶液、负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡溶液和四硼酸钠溶液。
4、优选地，所述丝素蛋白溶液的质量浓度为20-25％，所述pva溶液的质量浓度为10-12％，所述负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡溶液的浓度为50-55mg/ml，所述四硼酸钠溶液质量浓度为1-1.2％。在进行可编程动态水凝胶的制备的过程中需要先配置一定浓度的素蛋白溶液、pva溶液、负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡溶液和四硼酸钠溶液，然后再按照一定体积的各溶液进行混合交联。
5、优选地，所述丝素蛋白溶液、pva溶液、负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡溶液、四硼酸钠溶液的体积比为20：10：5：2。
6、一种基于前文所述的动态水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
7、s1、将黑磷放入溶剂中，经超声、离心和干燥后得到黑磷纳米片；
8、s2、将黑磷纳米片分散到乙醇中，并添加盐酸多巴胺水溶液和碱性溶液，进行改性处理，得到聚多巴胺修饰的黑磷纳米片；
9、s3、用胰蛋白酶消化髓核细胞，经离心和冻融后用脂质体挤出机挤出成膜，得到髓核细胞膜；
10、s4、将聚多巴胺修饰的黑磷纳米片溶液、髓核细胞膜悬浮液混合，得到预混溶液，将所述预混溶液用脂质体挤出机挤出成膜，得到负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡，将负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡用pbs中稀释后配置成具有一定浓度的溶液；
11、s5、将丝素蛋白溶液、pva溶液、负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡溶液混合后，加入四硼酸钠溶液进行交联，得到动态水凝胶。
12、优选地，s2中黑磷纳米片与盐酸多巴胺的质量比为1：10-12。
13、优选地，s2中所述盐酸多巴胺水溶液的浓度为100-120mg/ml。
14、优选地，s2中所述改性处理的温度为20-30℃，时间为6-7h。
15、优选地，s3中胰蛋白酶的质量浓度为0.2-0.25％。
16、优选地，s4中所述聚多巴胺修饰的黑磷纳米片溶液、髓核细胞膜悬浮液的体积比为0.5：1-1.2，所述聚多巴胺修饰的黑磷纳米片溶液的浓度为25-30mg/ml，所述髓核细胞膜悬浮液的细胞膜的浓度为50-55万个/ml，可以理解为1ml髓核细胞膜悬浮液中有50-55万个髓核细胞膜。
17、优选地，s5中所述pva溶液的制备方法为：将聚乙烯醇加入蒸馏水中，在室温下溶胀；将溶胀的聚乙烯醇水溶液在95-100℃下搅拌，使其溶解，得到pva溶液。
18、黑磷(bp)是一种新兴纳米材料。在单层bp(也称为磷烯)中，每个磷原子与三个相邻的磷原子共价键合，从而沿锯齿形方向形成双层结构，沿扶手椅方向形成褶皱结构。bp具有相对较低的细胞毒性和良好的生物相容性，可应用到药物递送和抗氧化应激等领域。但黑磷暴露在水性环境或空气中时缺乏稳定性，本专利技术通过盐酸多巴胺改性，制备了稳定的聚多巴胺修饰的黑磷纳米片(bp/pda)。
19、细胞膜为磷脂双分子层结构，是一层半透膜，单纯的黑磷纳米片难以穿透，将聚多巴胺修饰的黑磷纳米片负载到髓核细胞膜上，制备负载bp/pda的纳米囊泡(bm)，能够更有效地穿透细胞膜，到达细胞内，增强黑磷的治疗效果。
20、椎间盘的重建需要材料不仅具有治疗效果，还需要具有力学支持。因此通过合成具有ros响应性键(硼酸酯键)并搭载bp/pda纳米囊泡的动态水凝胶(spbm)，不仅能通过动态水凝胶特有的自愈功能与良好的物理特性为椎间盘提供支撑，还能递送黑磷纳米囊泡，最大程度地恢复椎间盘功能。
21、本专利技术中的动态水凝胶(spbm)不仅具有优异的自愈合性，还具有应变诱导结晶，水凝胶的机械性能在多次重复运动过程中逐渐增强，更加贴合椎间盘的力学微环境，有效解决了水凝胶后期由于降解导致的力学性能下降，从而与椎间盘力学环境不匹配的问题，以力学补偿器的方式在髓核再生期间发挥支撑作用，进一步延缓椎间高度下降和椎间盘退变进程。
22、本专利技术中的动态水凝胶能够根据椎间盘微环境自编程机械性能，作为力学补偿器提供椎间盘合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种椎间盘微适应性机械可编程动态水凝胶，其特征在于，包括丝素蛋白溶液、PVA溶液、负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡溶液和四硼酸钠溶液。
2.根据权利要求1所述的一种椎间盘微适应性机械可编程动态水凝胶，其特征在于，所述丝素蛋白溶液的质量浓度为20-25％，所述PVA溶液的质量浓度为10-12％，所述负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡溶液的浓度为50-55mg/mL，所述四硼酸钠溶液质量浓度为1-1.2％。
3.根据权利要求2所述的一种椎间盘微适应性机械可编程动态水凝胶，其特征在于，所述丝素蛋白溶液、PVA溶液、负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡溶液、四硼酸钠溶液的体积比为20：10：5：2。
4.一种基于权利要求1-3中任意一项所述的动态水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，S2中黑磷纳米片与盐酸多巴胺的质量比为1：10-12。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，S2中所述盐酸多巴胺水溶液的浓度为100-120mg/mL。
7.
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，S3中胰蛋白酶的质量浓度为0.2-0.25％。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，S4中所述聚多巴胺修饰的黑磷纳米片溶液、髓核细胞膜悬浮液的体积比为0.5：1-1.2，所述聚多巴胺修饰的黑磷纳米片溶液的浓度为25-30mg/mL，所述髓核细胞膜悬浮液的细胞膜的浓度为50-55万个/ml。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，S5中所述PVA溶液的制备方法为：将聚乙烯醇加入蒸馏水中溶胀；将溶胀的聚乙烯醇水溶液在95-100℃下搅拌，得到PVA溶液。
...【技术特征摘要】
1.一种椎间盘微适应性机械可编程动态水凝胶，其特征在于，包括丝素蛋白溶液、pva溶液、负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡溶液和四硼酸钠溶液。
2.根据权利要求1所述的一种椎间盘微适应性机械可编程动态水凝胶，其特征在于，所述丝素蛋白溶液的质量浓度为20-25％，所述pva溶液的质量浓度为10-12％，所述负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡溶液的浓度为50-55mg/ml，所述四硼酸钠溶液质量浓度为1-1.2％。
3.根据权利要求2所述的一种椎间盘微适应性机械可编程动态水凝胶，其特征在于，所述丝素蛋白溶液、pva溶液、负载聚多巴胺修饰的黑磷纳米片的纳米囊泡溶液、四硼酸钠溶液的体积比为20：10：5：2。
4.一种基于权利要求1-3中任意一项所述的动态水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，s2中黑磷纳米片与盐酸多...
【专利技术属性】
技术研发人员：王雁秋，谭璐，王若瑜，杨艺，刘铭汉，李红丽，李长青，罗忠，胡燕，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学第二附属医院，
类型：发明
国别省市：
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