【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及骨修复材料制备，具体涉及一种基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料及其制备方法。
技术介绍
1、骨缺损是骨科常见的疾病，目前临床的制备技术包括自体骨移植或人工骨的使用等，但是上述技术均存在一定的缺陷，如材料来源有限、生物活性不显著等等，可见骨缺损修复技术方面仍存在较大的发展空间。
2、骨组织工程是近年来发展非常迅速的研究方向，一系列具有骨修复功能的水凝胶、支架等形式的材料被研发，以期望得到良好的骨修复效果。而科学家当前的研究落脚点大多关注如何优化材料的促成骨效果，组织工程材料使用的原料往往是天然生物大分子等，其虽然表现出良好的生物相容性和可降解性等特点，但是在机械性能方面存在较大的短板，导致其在使用过程中易发生破裂、断裂，从另一方面使得骨修复受到较大的影响。而传统材料领域增强的技术包括化学交联、物理共混等，但是生物医用材料在安全性和功能性方面存在较高的要求，化学交联剂会带来较高的生物毒性，共混引入的填料需要考虑与基体的相容性等。因此，如何开发一种全新的策略，实现对骨组织工程材料机械性能的大幅提升，是本领域当前的一大技术难题。
3、为了解决上述问题，本专利技术设计了一种基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料。通过引入同心三角形套环复合结构，实现对水凝胶材料切向的双重增强，同时通过材料逐步制备过程，引入从内而外递减的ha浓度梯度，并在最外侧低浓度ha的凝胶基体区域混合促成血管药物，实现骨修复前期成血管和全周期促成骨。上述策略为骨修复提供了一种全新的技术。>
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对传统骨修复水凝胶机械强度差和成骨活性不显著等问题，提供一种基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料及其制备方法。
2、本专利技术采用以下技术方案实现：
3、一种基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料的制备方法，包括：
4、1)制备透明浇筑模具：模具由底座和套筒组成，底座为圆形，套筒包括最外侧的圆筒及设于圆筒内的一系列同心套设的三角形筒，所述底座上设有圆形凹槽，在圆形凹槽内切有三角形凹槽，该三角形凹槽内等间距设置有一系列同心三角形凹槽，所有筒为透明塑料套筒，分别与所有凹槽一一对应能够拆卸或组合；；
5、2)分别配制复合有不同浓度ha的algma溶液，并于较低浓度ha的溶液中添加促成血管药物，得到一系列ha/algma溶液；
6、3)先将上述模具底座与最内侧的套筒进行组装，避光条件下将所配制的具有最高浓度ha的溶液优先贴壁倒入模具最内侧套筒内进行原位uv固化和冷冻脱模；再依次从内而外在底座上组装套筒，按照ha浓度递减的顺序同步循环浇筑ha/algma溶液并进行固化和冷冻脱模，直至最外层凝胶层制备完毕；最后对其进行完全uv固化、辐照灭菌后得到所需的骨修复水凝胶材料。
7、进一步的，所述步骤1)中模具的底座上设置有8个同心三角形凹槽和最外侧1个圆形凹槽，所述套筒由8个可拆卸透明同心三角形筒状组件和1个最外侧圆筒组件构成，套筒与凹槽一一对应组合后在最外侧圆筒内从内向外共形成九层空间，所述ha/algma溶液共9种，ha浓度均在1.5-10.5wt％范围内，且从内向外各层所对应ha/algma溶液中ha浓度以1wt％梯度递减。
8、进一步的，所述底座直径2-4cm，内部的同心三角形凹槽中最内侧的凹槽重心距离顶点的长度为2-3mm，最外侧凹槽直径为2-4cm，中间几个凹槽等间距分布，凹槽宽度为0.3-0.5mm，深度为2-5mm；可拆卸筒状组件材质为pmma或pet，厚度与对应凹槽宽度一致，高度为10-20cm。
9、进一步的，所述ha/algma溶液中algma的取代度为30-60％，浓度为10-20wt％，添加有光引发剂，光引发剂为lap、irgacure、光引发剂2959等中的一种或几种，浓度为0.25-0.5wt％；ha的粒径为100-300nm。
10、进一步的，所述促成血管的药物为：去铁胺、丹酚酸b、黄芪甙、人参皂甙、芍药苷等中的一种或几种，浓度为0.5-2wt％，只添加于ha浓度最低的2-3种algma溶液之中；
11、进一步的，所述ha/algma溶液配制条件为避光条件，温度为60-70℃，超声辅助分散脱泡，超声功率180-200w，超声时间15-40min。
12、进一步的，所述步骤3)中uv固化条件为：uv波长为405nm，功率20-40w，照射时间为5-10s；冷冻脱模条件为：冷冻至-20--80℃，待样品融化后进行脱模；完全uv固化条件：波长为405nm，功率为20-30w，时间为10-15min。相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：
13、1)本专利技术以algma、ha、促成血管药物等作为原料，同时结合共混、原位浇筑、uv固化、冷冻脱模等组合工艺制得一种基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料，上述原料选择及工艺组合为本专利技术独创。
14、2)本专利技术中通过设计同心三角形套环复合结构以及促成骨和促成血管药物空间分布，实现了对骨修复水凝胶材料的机械增强和成骨功能优化，上述策略为本专利技术首创。为了克服传统水凝胶材料机械性能不理想的问题，本专利技术创新性地在水凝胶内部引入三角形结构，凭借三角形结构公认的稳定性，具有稳固、坚定、耐压的特点，同时还通过同心结构的设置，使得水凝胶内部形成同心三角形套环复合结构，从而实现对水凝胶材料在切向的双重抗压/抗弯曲强度的增强，保证其在使用过程中不会由于受压而导致材料的破裂和损坏，从而使得骨修复效果受影响。另一方面，在保证材料机械性能的前提下，进一步优化其促成骨生物活性：首先通过设计由内而外ha浓度梯度递减的空间分布，形成ha外低内高的分布趋势，其次在外侧低ha浓度层添加促成血管的药物。当上述复合水凝胶材料进行使用时，外层的促成血管药物率先释放，以促进骨缺损区域的血管再生，同时内部的ha逐渐降解释放钙离子和磷酸根离子，以促进新骨生成。上述成血管发生于骨修复早期，成骨发生于整个骨修复过程，符合天然骨修复时间顺序。上述机械增强和协同促成骨的效果，为本专利技术结合特定的原料选择以及独特的材料结构设计而实现，具有明显的创新性。
15、3)本专利技术中通过自主设计内侧具有同心三角形套环结构的多层透明模具，以实现上述同心三角形套环复合结构的制备。使用本专利技术的模具结合循环浇筑具有不同浓度的活性材料的溶液，进一步结合原位uv固化和冷冻脱模工艺，成功实现水凝胶同心三角形套环结构的逐步构建。正是由于本专利技术模具独特的结构以及可拆卸性，才能满足本专利技术中的复合水凝胶材料的制备需求。
16、4)本专利技术中的新型复合骨修复材料同时具有高生物相容性、可降解性、切向双重抗压/抗弯曲性能、成血管协调促成骨功能，对于骨缺损修复具有重要意义。通过选择algma、ha和促成血管药物等作为原料，材料具有优异的生物形容性和可降解性能，保证了其应用的基本要求；另一方面，独本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中模具的底座上设置有8个同心三角形凹槽和最外侧1个圆形凹槽，所述套筒由8个可拆卸透明同心三角形筒状组件和1个最外侧圆筒组件构成，套筒与凹槽一一对应组合后在最外侧圆筒内从内向外共形成九层空间，所述HA/AlgMA溶液共9种，HA浓度均在1.5-10.5wt％范围内，且从内向外各层所对应HA/AlgMA溶液中HA浓度以1wt％梯度递减。
3.根据权利要求2所述的基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述底座直径2-4cm，内部的同心三角形凹槽中最内侧的凹槽重心距离顶点的长度为2-3mm，最外侧凹槽直径为2-4cm，中间几个凹槽等间距分布，凹槽宽度为0.3-0.5mm，深度为2-5mm；可拆卸筒状组件材质为PMMA或PET，厚度与对应凹槽宽度一致，高度为10-20cm。
4.根据权利要求1所述的基
5.根据权利要求1所述的基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述促成血管的药物为：去铁胺、丹酚酸B、黄芪甙、人参皂甙、芍药苷中的一种或几种，浓度为0.5-2wt％，只添加于HA浓度最低的2-3种HA/AlgMA溶液之中。
6.根据权利要求1所述的基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料的制备方法，其特征在于：HA/AlgMA溶液配制条件为避光条件，温度为60-70℃，超声辅助分散及脱泡，超声功率为180-200W，超声时间15-40min。
7.根据权利要求1所述的基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中UV固化条件为：UV波长为405nm，功率20-40W，照射时间为5-10s；冷冻脱模条件为：冷冻至-20--80℃，待样品融化后进行脱模；完全UV固化条件：波长为405nm，功率为20-30W，时间为10-15min。
8.一种基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中模具的底座上设置有8个同心三角形凹槽和最外侧1个圆形凹槽，所述套筒由8个可拆卸透明同心三角形筒状组件和1个最外侧圆筒组件构成，套筒与凹槽一一对应组合后在最外侧圆筒内从内向外共形成九层空间，所述ha/algma溶液共9种，ha浓度均在1.5-10.5wt％范围内，且从内向外各层所对应ha/algma溶液中ha浓度以1wt％梯度递减。
3.根据权利要求2所述的基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述底座直径2-4cm，内部的同心三角形凹槽中最内侧的凹槽重心距离顶点的长度为2-3mm，最外侧凹槽直径为2-4cm，中间几个凹槽等间距分布，凹槽宽度为0.3-0.5mm，深度为2-5mm；可拆卸筒状组件材质为pmma或pet，厚度与对应凹槽宽度一致，高度为10-20cm。
4.根据权利要求1所述的基于同心三角形套环结构的切向双重增强梯度骨修复水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述ha/algma溶液中algma的取代度为30-60％，浓度为10-20wt％，添加...
【专利技术属性】
技术研发人员：周辰鹤，金晓强，严煜，夏露萍，俞郅浚，滕王锶源，叶招明，戴成鑫，余新宁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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