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礦化水凝膠及仿生礦化骨修復材料的制備方法

  • 專利類型:發明專利
  • 有效期:不限
  • 發布日期:2021-07-06
  • 技術成熟度:詳情咨詢
交易價格: ¥面議
  • 法律狀態核實
  • 簽署交易協議
  • 代辦官方過戶
  • 交易成功

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  • 技術(專利)類型 發明專利
  • 申請號/專利號 CN201910133497.7 
  • 技術(專利)名稱 礦化水凝膠及仿生礦化骨修復材料的制備方法 
  • 項目單位 四川大學
  • 發明人 范紅松,陳露,孫靜,羅紅蓉 
  • 行業類別 醫藥制造-化學藥品制劑
  • 技術成熟度 詳情咨詢
  • 交易價格 ¥面議
  • 聯系人 褚曉瑜
  • 發布時間 2021-07-06  
  • 01

    項目簡介

    本發明公開了一種礦化水凝膠及仿生礦化骨修復材料的制備方法,該礦化水凝膠以光活化生物大分子和光活化磷酸酶為原料,通過光照射引發交聯或通過自由基引發劑引發聚合交聯形成水凝膠,水凝膠在礦化液中,磷酸酶能夠促使磷酸鹽在凝膠中均勻沉積,得到均勻礦化的礦化水凝膠。當在水凝膠制備過程中加入磷酸蛋白樣分子,該磷酸蛋白樣分子能夠促使磷酸鹽沿生物大分子的分子網絡均勻沉積,得到高強度礦化水凝膠。當在水凝膠制備過程中加入磷酸蛋白樣分子和細胞,可實現細胞的原位裝載,能夠模擬骨生理礦化過程中的酶促使磷酸鹽礦化過程,從而得到具有高強度的仿生礦化骨修復材料并能實現仿生礦化骨修復材料的個性化訂制,在骨組織工程領域具有廣闊的應用前景。
    展開
  • 02

    說明書

    1.一種礦化水凝膠的制備方法,其特征在于包括以下步驟:(A1)制備活化生物大分子材料在0~10℃、攪拌條件下,將醫用生物大分子材料與活化試劑在pH為7.5~8.5的水相體系中反應2~72h,反應產物經透析、真空干燥得到活化生物大分子材料;所述醫用生物大分子材料與活化試劑的重量比為100:(3~1000);(A2)制備活化磷酸酶在0~10℃、攪拌條件下,將磷酸酶與活化試劑在pH為7.5~8.5的水相體系中反應2~24h,反應產物經透析、真空干燥得到活化磷酸酶;所述磷酸酶與活化試劑的重量比為100:(1~20);(A3)制備水凝膠將活化生物大分子材料、活化磷酸酶和光引發劑在pH為7~7.5的水相體系中混合均勻形成反應體系,于光波長為320~500nm的光照射條件下反應20~120s至該反應體系呈凝膠狀得到水凝膠;所述活化生物大分子材料、活化磷酸酶和光引發劑的重量比為(5~20):(1~10):(1~10),光引發劑在反應體系中的終濃度為0.05~1%w/w;或者將活化生物大分子材料、活化磷酸酶和自由基引發劑在pH為7~7.5的水相體系中混合均勻形成反應體系,靜置反應至該反應體系呈凝膠狀得到水凝膠;所述活化生物大分子、活化磷酸酶和自由基引發劑的重量比為(5~20):(1~10):(1~45),自由基引發劑在反應體系中的終濃度為0.1~2%w/w;(A4)制備礦化水凝膠將水凝膠于礦物質質量濃度為0.05~5%的礦化液中礦化4h~14d形成礦化水凝膠,然后從礦化液中取出礦化水凝膠;所述水凝膠與礦化液的體積比為1:(10~1000)。2.根據權利要求1所述礦化水凝膠的制備方法,其特征在于所述生物大分子材料為蛋白或/和多糖;所述蛋白為膠原蛋白、絲素、明膠中的至少一種;所述多糖為海藻酸鈉、透明質酸、纖維素、葡聚糖中的至少一種。3.根據權利要求1或2所述礦化水凝膠的制備方法,其特征在于所述磷酸酶為堿性磷酸酶或/和酸性磷酸酶。4.根據權利要求1或2所述礦化水凝膠的制備方法,其特征在于所述活化試劑為甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸酐、環氧丁烯中的至少一種;所述光引發劑為2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸鋰或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦;所述自由基引發劑由過硫酸銨和四甲基乙二胺按照重量比1:1~4:1組成。5.根據權利要求1或2所述礦化水凝膠的制備方法,其特征在于所述礦化液為有機磷酸鈣鹽溶液、有機磷酸鎂鹽溶液、有機磷酸鐵鹽溶液中至少一種,或者有機磷酸與無機鈣鹽、鎂鹽、鐵鹽溶液中的一種混合而成的溶液。6.一種含有磷酸蛋白樣材料的礦化水凝膠的制備方法,其特征在于,在權利要求1至5中任一權利要求所述礦化水凝膠制備方法的制備水凝膠步驟加入磷酸蛋白樣材料或含有磷酸蛋白樣材料的pH為7~7.5的水相分散液,得到含有磷酸蛋白樣材料的水凝膠,再將含有磷酸蛋白樣材料的水凝膠于礦化液中礦化,得到含有磷酸蛋白樣材料的礦化水凝膠;所述磷酸蛋白樣材料與活化生物大分子材料的重量比為(1~10):(1~4)。7.根據權利要求6所述含有磷酸蛋白樣材料的礦化水凝膠的制備方法,其特征在于所述磷酸蛋白樣材料為乙烯基磷酸或丙烯基磷酸。8.一種仿生礦化骨修復材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:(C1)制備活化生物大分子材料在0~10℃、攪拌條件下,將醫用生物大分子材料與活化試劑在pH為7.5~8.5的水相體系中反應2~72h,反應產物經透析、真空干燥得到活化生物大分子材料;所述醫用生物大分子材料與活化試劑的重量比為100:(3~1000);(C2)制備活化磷酸酶在0~10℃、攪拌條件下,將磷酸酶與活化試劑在pH為7.5~8.5的水相體系中反應2~24h,反應產物經透析、真空干燥得到活化磷酸酶;所述磷酸酶與活化試劑的重量比為100:(1~20);(C3)制備細胞裝載的生物大分子支架材料將活化生物大分子材料、活化磷酸酶、磷酸蛋白樣材料和光引發劑在pH為7~7.5的水相體系中混合均勻得到混合液,該混合液與含有細胞的培養基按照體積比10:1的比例混合均勻形成反應體系,于光波長為320~500nm光照射條件下反應20~120s至該反應體系呈凝膠狀,得到細胞裝載的生物大分子支架材料;所述活化生物大分子材料、活化磷酸酶、磷酸蛋白樣材料和光引發劑的重量比為(5~20):(1~10):(5~50):(1~10),光引發劑在反應體系中的終濃度為0.05~1%w/w;或者將活化生物大分子材料、活化磷酸酶和光引發劑在pH為7~7.5的水相體系中混合均勻得到混合液,該混合液與含有細胞的培養基按照體積比10:1的比例混合均勻形成反應體系,于光照射條件下反應至該反應體系呈凝膠狀,得到細胞裝載的生物大分子支架材料;所述活化生物大分子材料、活化磷酸酶和光引發劑的重量比為(5~20):(1~10):(1~10),自由基引發劑在反應體系中的終濃度為0.1~2%w/w;(C4)制備仿生礦化骨修復材料將細胞裝載的生物大分子支架材料于礦物質質量濃度為0.05~5%的礦化液中礦化4h~14d形成仿生礦化骨修復材料,然后從礦化液中取出仿生礦化骨修復材料;所述細胞裝載的生物大分子支架材料與礦化液的體積比為1:(10~1000)。9.一種仿生礦化骨修復材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:(D1)制備活化生物大分子材料在0~10℃、攪拌條件下,將醫用生物大分子材料與活化試劑在pH為7.5~8.5的水相體系中反應2~72h,反應產物經透析、真空干燥得到活化生物大分子材料;所述醫用生物大分子材料與活化試劑的重量比為100:(3~1000);(D2)制備活化磷酸酶在0~10℃、攪拌條件下,將磷酸酶與活化試劑在pH為7.5~8.5的水相體系中反應2~24h,反應產物經透析、真空干燥得到活化磷酸酶;所述磷酸酶與活化試劑的重量比為100:(1~20);(D3)制備水凝膠支架材料將活化生物大分子材料、活化磷酸酶、磷酸蛋白樣材料和光引發劑在pH為7~7.5的水相體系中混合均勻得到混合液,該混合液與含有細胞的培養基按照體積比10:1的比例混合均勻形成生物墨水,將所述生物墨水裝入具有光控的3D打印機中,用3D打印機于光波長為320~500nm的光照射條件下照射20~120s,打印出滿足設定要求的水凝膠支架材料;所述活化生物大分子材料、活化磷酸酶、磷酸蛋白樣材料和光引發劑的重量比為(5~20):(1~10):(5~50):(1~10),光引發劑在生物墨水中的終濃度為0.05~1%w/w;或者將活化生物大分子材料、活化磷酸酶和光引發劑在pH為7~7.5的水相體系中混合均勻得到混合液體系,該混合液體系與含有細胞的培養基按照體積比10:1的比例混合均勻形成生物墨水,將所述生物墨水裝入3D打印機中,用3D打印機于光波長為320~500nm的光照射條件下照射20~120s,打印出滿足設定要求的水凝膠支架材料;所述活化生物大分子材料、活化磷酸酶和光引發劑的重量比為(5~20):(1~10):(1~10),光引發劑在生物墨水中的終濃度為0.05~1%w/w;(D4)制備仿生礦化骨修復材料將水凝膠支架材料于礦物質質量濃度為0.05~5%的礦化液中礦化4h~14d形成仿生礦化骨修復材料,然后從礦化液中取出仿生礦化骨修復材料;所述水凝膠支架材料與礦化液的體積比為1:(10~1000)。10.根據權利要求8或9所述仿生礦化骨修復材料的制備方法,其特征在于所述細胞為間充質干細胞或成骨細胞。
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