CN103157129B - 用于骨修复的聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于骨修复的聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶及其制备方法，包括以下步骤：首先将聚氨基酸溶解于去离子水中，通过碳化二胺活化，加入二元胺作为交联剂，制备聚氨基酸水凝胶，将所得水凝胶在模拟体液中浸泡一定天数，即可得到聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶。本发明所涉及的聚氨基酸选用聚谷氨酸、聚天冬氨酸此类含有大量游离羧基的酸性聚氨基酸。本发明所涉及的复合水凝胶制备方法简单、快捷，且具有良好的生物相容性、生物活性，能促进细胞的粘附、增殖，并可模拟成骨组成，促进细胞钙化成骨，是一种颇具应用前景的骨修复及替代材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合水凝胶及其制备方法，特别是一种用于骨修复的聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶及其制备方法。
背景技术
因手术、外伤、炎症以及各种肿瘤、骨病等多种原因造成的骨缺损，一直是骨科临床修复治疗所面临的难题。目前，常见的骨缺损临床治疗方法主要有三种：自体骨移植、异体骨移植和金属替代材料。虽然这些技术已经取得了一定的进展，但由于自体骨移植来源有限，异体骨移植会导致骨诱导活性丢失并引起严重的排异反应，而金属材料无法被自身组织同化吸收等缺点的存在，限制了其在临床上的应用。因此，运用组织工程的方法，开发具有修复功能的合成材料作为替代物，在临床修复骨缺损方面具有良好的应用前景。其中，亲水性交联水凝胶聚合物网络可吸收大量的水或生物体液，使其具有与组织相似的环境，是一类备受关注的生物医用材料。
理想的合成骨修复材料不仅需要具有良好的细胞粘附、增殖功能，以及一定的骨传导性和诱导性，而且能提供一定的力学强度。羟基磷灰石是骨的主要无机成分，具有优良的生物相容性和生物活性，与骨组织键合能力强，是公认的性能优良的骨修复替代材料，但其脆性大、韧性差、降解性差，在一定程度上限制了其在临床上的应用。因此，亟需寻找一种羟基磷灰石复合材料作为理想的骨修复材料。而羟基磷灰石复合材料主要分为羟基磷灰石与无机非金属材料、金属材料及有机材料的复合物，其中有机材料中的高分子材料因其具有很好的生物相容性及降解性，成为生物材料研究中最活跃的领域。当前，主要研究的羟基磷灰石/高分子复合材料有：聚酯/羟基磷灰石复合材料，参见文献：Kee-Won Lee, Shanfeng Wang, Michael J. Yaszemski etal. Physical properties and cellular responses to crosslinkable poly( propylene fumarate) / hydroxyl-apatite nanocomposites. Biomaterials 2008, 29, 2839-2848，聚酯类虽能有效提高复合材料力学强度，但存在与细胞粘附性差，导致生物排异反应等问题；甲壳素及其衍生物/羟基磷灰石复合材料，参见文献：Tachaboonyakiat W, Serizawa T, Akashi M. Hydroxyapatite formation on/in biodegradable chitosan hydrogels by all alternate soaking process. Polymer Journal 2001, 33, 177-181，甲壳素及其衍生物具有无毒、无刺激、生物相容性好的优良特性，但由于甲壳素是天然高分子，材料的批次来源不同，存在非常大的生化性质差异；胶原及其衍生物/羟基磷灰石复合材料，参见文献：Irina M. Pelin, Stelian S. Maier, Gabrielle C. Chitanu etal. Preparation and characterization of a hydroxyapatite-collagen compositeas component for injectable bone substitute. Materials Science and Engineering C 2009, 29, 2188-2194，但目前所用胶原主要来源于动物，存在病毒隐患及免疫反应。而聚氨基酸是一种由氨基酸通过肽键(-CO-NH-)连接而成的常见聚合物，在体内可降解成氨基酸并为人体所吸收，作为一种可生物降解的大分子多肽，具有良好的韧性，低免疫原性, 无毒副作用，不存在批次差异，同时还具有良好生物相容性，可模拟细胞外基质中蛋白质成分。因此，将聚氨基酸和羟基磷灰石进行复合，制备聚氨基酸/羟基磷灰石复合材料用于骨修复，可以结合二者的共同优点，是一种理想的骨修复材料。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于骨修复的聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
本发明的目的之二在于提供该复合水凝胶的制备方法。
本发明旨在通过模拟体液矿化的方法制备一种用于骨修复的聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶。首先，通过改变活化剂、交联剂、质量浓度等条件，制备了聚氨基酸水凝胶，再通过矿化天数及模拟体液浓度等条件的改变，控制聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶材料中羟基磷灰石的沉积量。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于骨修复的聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶，其特征在于该复合水凝胶是以聚氨基酸为基体的疏松型多孔结构水凝胶，其孔径为100~200 μm，洞连续贯通；在所述基体的外表面和孔洞的孔壁表面均匀吸附有羟基磷灰石颗粒，所述的羟基磷灰石颗粒的质量为聚氨基酸质量的12.98%~64.15% ；该复合水凝胶的固含量为2~10 wt% 。
上述的聚氨基酸为酸性聚氨基酸。
上述的酸性聚氨基酸为：聚谷氨酸或聚天冬氨酸。
上述的羟基磷灰石颗粒的粒径为：3~5 μm
一种制备上述的用于骨修复的聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
1） 将聚氨基酸溶于去离子水中配制浓度为2~10 wt%的聚氨基酸水溶液，然后依次加入交联剂二元胺和活化剂碳化二胺，其中聚氨基酸、二元胺和碳化二胺的摩尔比例范围为1: 0.5~3: 0.125~0.7；混合均匀后，在室温条件下反应至形成水凝胶；将所得水凝胶浸泡在去离子水中透析纯化，并至溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚氨基酸水凝胶；
2） 将步骤1）制得的聚氨基酸水凝胶浸泡于模拟体液中，在37℃条件下，矿化处理1~28天后，取出样品，用去离子水反复洗涤，然后冷冻干燥，即得聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
上述的活化剂碳化二胺为含有N=C=N官能团的用于活化羧基，促使酰胺和酯的生成的失水剂，。
上述的碳化二胺为：1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、二环己基碳二亚胺或N,N'-二异丙基碳二亚胺。
上述的交联剂二元胺为：己二酸二酰肼、丁二酸二酰肼、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺或1，6-己二胺。
上述的模拟体液包含的组成及各组分的浓度为：
Na+ 0.142 M～1.42 M; K+ 5.0 mM～50 mM;
Mg+ 1.5 mM ～15 mM)； Ca+ 2.5 mM～25 mM；
Cl- 0.1478 M～1.478 M； HCO3 - 4.2 mM～42 mM；
HPO4 2- 1.0 mM～10 mM； SO4 2- 0.5 mM～5 mM；
该模拟体液的pH值为7.40。
本发明结合了羟基磷灰石的骨诱导活性以及聚氨基酸的良好的生物相容性，其中羟基磷灰石通过模拟体液矿化的方法规则的分布于复合材料中，并且其制备方法便捷简单，是一种综合性能优良，使用方便，能有效的模拟骨成分、极具应用前景的骨修复及替代材料
附图说明
图1为实施例一所制备的聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶的X射线衍射图谱。其中，2θ = 22°为聚谷氨酸的特征衍射峰；浸泡2天后，复合凝胶仍保持原有晶型，无羟基磷灰石的特征衍射峰；随着浸泡天数的延长，复合材料在2θ = 26°、29°、32°、35.5° 和46°处出现了羟基磷灰石的特征衍射峰，说明通过模拟体液矿化的方法，成功制备了聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
图2为实施例一所制备的聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶的扫描电子显微镜照片。其中，图2-a为聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶未在模拟体液中浸泡的形貌图，凝胶表面较为光滑；图2-b为在模拟体液中浸泡10天后的形貌图，可看到复合凝胶表面出现了少量羟基磷灰石颗粒；随着浸泡天数的增加，当浸泡28天后，如图2-c所示的凝胶形貌图可见，复合凝胶表面已铺满球型羟基磷灰石颗粒，证明通过模拟体液矿化的方法，成功制备出聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
图3为实施例一所制备的聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶内部的扫描电子显微镜照片。其中，图3-a为聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶未在模拟体液中浸泡的形貌图，凝胶为疏松多孔结构，表面光滑，其孔径为100~200 μm，孔洞连续贯通；图3-b为在模拟体液中浸泡28天后的形貌图，浸泡后凝胶仍为疏松多孔结构，孔径为100~200 μm，孔洞连续贯通，而孔壁上覆盖了一层均匀的粒径大小为3~5 μm的羟基磷灰石颗粒。证明通过模拟体液矿化的方法，成功制备出内外部吸附羟基磷灰石，结构均匀的聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶及其制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例一：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0103 g己二酸二酰肼，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0530 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例二：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌3 h，加入NaOH调节溶液至pH= 6；然后加入0.0030 g己二酸二酰肼，强力搅拌1 h，加入HCl调节溶液至pH= 4；再加入0.0530 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应3 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例三：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌5 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0170 g己二酸二酰肼，强力搅拌3 h，加入HCl调节溶液至pH= 5；再加入0.0530 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应5 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例四：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0103 g己二酸二酰肼，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0133 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应6 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例五：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 6.5；然后加入0.0103 g己二酸二酰肼，强力搅拌3 h，加入HCl调节溶液至pH= 5；再加入0.0795 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应8 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例六：
1、称取0.012 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为4 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0103 g己二酸二酰肼，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0530 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例七：
1、称取0.024 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为8 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0103 g己二酸二酰肼，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0530 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例八：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0103 g己二酸二酰肼，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0530 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶置于每升水中含有Na+(213.0 mM)、K+(7.5 mM)、Mg+(2.25 mM)、Ca+(3.75 mM)、Cl-(221.7 mM)、HCO3 -(6.3 mM)、HPO4 2-(1.5 mM)、SO4 2-(0.6 mM) 的1.5倍浓度的模拟体液（1.5×SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例九：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0103 g己二酸二酰肼，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0530 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶置于每升水中含有Na+(1000 mM)、K+(7.5 mM)、Mg+(5 mM)、Ca+(25 mM)、Cl-(1065 mM)、HCO3 -(10 mM)、H2PO4 -(10 mM) 的10倍浓度的模拟体液（10×SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例十：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0087 g丁二酸二酰肼，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0530 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例十一：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0044 g丙二胺，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0530 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例十二：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0052 g丁二胺，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0530 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例十三：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0069 g己二胺，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0530 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例十四：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0103 g己二酸二酰肼，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0575 g二环己基碳二亚胺，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例十五：
1、称取0.018 g聚谷氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚谷氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0103 g己二酸二酰肼，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0352 g N,N'-二异丙基碳二亚胺，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚谷氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚谷氨酸水凝胶浸泡于每升水中含有Na+(142.0 mM)、K+(5.0 mM)、Mg+(1.5 mM)、Ca+(2.5 mM)、Cl-(147.8 mM)、HCO3 -(4.2 mM)、HPO4 2-(1.0 mM)、SO4 2-(0.5 mM)的1倍浓度的模拟体液（SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
实施例十六：
1、称取0.018 g聚天冬氨酸溶于300 mL去离子水中，配制质量浓度为6 wt%的聚天冬氨酸水溶液，强力搅拌4 h，加入NaOH调节溶液至pH= 7；然后加入0.0116 g己二酸二酰肼，强力搅拌2 h，加入HCl调节溶液至pH= 4.8；再加入0.0595 g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，用涡轮振荡器混合均匀后，室温条件下反应4 h形成水凝胶；将所形成的水凝胶浸泡在去离子水中，反复更换去离子水透析纯化，并溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚天冬氨酸水凝胶。
2、将步骤1制得的聚天冬氨酸水凝胶置于每升水中含有Na+(213.0 mM)、K+(7.5 mM)、Mg+(2.25 mM)、Ca+(3.75 mM)、Cl-(221.7 mM)、HCO3 -(6.3 mM)、HPO4 2-(1.5 mM)、SO4 2-(0.6 mM) 的1.5倍浓度的模拟体液（1.5×SBF）中，放入恒温振荡器，在37℃、80 r/min条件下矿化处理，每天更换1次模拟体液，分别矿化处理2、6、10、14、21、28天后，取出样品，用蒸馏水反复洗涤，冷冻干燥，得到聚天冬氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于骨修复的聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶，其特征在于该复合水凝胶是以聚氨基酸为基体的疏松型多孔结构水凝胶，其孔径为100~200 μm，洞连续贯通；在所述基体的外表面和孔洞的孔壁表面均匀吸附有羟基磷灰石颗粒，所述的羟基磷灰石颗粒的质量为聚氨基酸质量的12.98%~64.15% ；该复合水凝胶的固含量为2~10 wt% ；所述的聚氨基酸为聚谷氨酸或聚天冬氨酸。
2.根据权利要求1所述的用于骨修复的聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶，其特征在于所述的羟基磷灰石颗粒的粒径为：3~5 μm。
3.一种制备根据权利要求1或2所述的用于骨修复的聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
1） 将聚氨基酸溶于去离子水中配制浓度为2~10 wt%的聚氨基酸水溶液，然后依次加入交联剂二元胺和活化剂碳化二胺，其中聚氨基酸、二元胺和碳化二胺的摩尔比例范围为1: 0.5~3: 0.125~0.7；混合均匀后，在室温条件下反应至形成水凝胶；将所得水凝胶浸泡在去离子水中透析纯化，并至溶胀平衡，然后进行干燥，得到聚氨基酸水凝胶；
2） 将步骤1）制得的聚氨基酸水凝胶浸泡于模拟体液中，在37℃条件下，矿化处理1~28天后，取出样品，用去离子水反复洗涤，然后冷冻干燥，即得聚氨基酸/羟基磷灰石复合水凝胶。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的活化剂碳化二胺为含有N=C=N官能团的用于活化羧基，促使酰胺和酯的生成的失水剂。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的碳化二胺为：1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、二环己基碳二亚胺或N,N'-二异丙基碳二亚胺。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的交联剂二元胺为：己二酸二酰肼、丁二酸二酰肼、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺或1，6-己二胺。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的模拟体液包含的组成及各组分的浓度为：
Na+ 0.142 M～1.42 M； K+ 5.0 mM～50 mM;
Mg+ 1.5 mM ～15 mM； Ca+ 2.5 mM～25 mM；
Cl- 0.1478 M～1.478 M； HCO3 - 4.2 mM～42 mM；
HPO4 2- 1.0 mM～10 mM； SO4 2- 0.5 mM～5 mM；
该模拟体液的pH值为7.40。
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