CN112587726A - 复合水凝胶支架及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合水凝胶支架及其制备方法和应用。上述复合水凝胶支架的制备方法包括如下步骤：将医用级海藻酸钠、硫酸软骨素、羧甲基壳聚糖与稀释液混合，制备混合液；向混合液中加入含水溶性钙盐的水溶液，然后浇注到模具中，静置脱泡，制备凝胶半成品；将凝胶半成品与碳酸钙的水溶液混合，制备复合水凝胶支架。上述复合水凝胶支架的制备方法能够制备得到具有骨修复效果且力学强度高、生物相容性好的复合水凝胶支架。

Description

复合水凝胶支架及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及医用领域，特别是涉及一种复合水凝胶支架及其制备方法和应用。
背景技术
随着人类社会的发展，医药、生命科学与材料科学之间的学科联系愈发紧密，产生了生物医用高分子材料学。在各种生物医用高分子材料中，高分子水凝胶是研究热门之一。高分子水凝胶是一种能吸水溶胀并保水却不溶解于水的高分子材料。由于高分子水凝胶网络中含有大量的水分，使材料整体具备了一种流体的特质，这与包含着大量水溶液的机体组织非常类似。另外，高分子水凝胶柔韧、湿润的表面及与组织的亲和力极大降低了该材料对周围机体组织的刺激，且对伤口不形成粘连，更换方便，毒性较低，可附着于药物上，使得高分子水凝胶材料具备杰出的生物相容性，被广泛应用于药物载体、仿生材料、组织工程等方面。
用于骨修复的高分子水凝胶可以通过物理方法交联或化学方法交联制备得到。典型的物理交联的水凝胶通过分子间的缠结和离子键、氢键、疏水力等作用实现交联，如海藻酸钠和钙离子，但由于力学强度较低等原因，这类水凝胶在骨修复中的应用受限。化学交联的水凝胶通过共价键交联形成凝胶，如戊二醛交联聚乙烯醇等，在交联过程中通常需要加入交联剂或引发剂等试剂，该类试剂对人体有害，很难完全除去，应用在人体内时，虽然具有较好的力学强度，但存在生物相容性较差的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种具有促进骨修复且力学强度高、生物相容性好的复合水凝胶支架及其制备方法。
此外，还有必要提供一种复合水凝胶支架的应用。
一种复合水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：
将医用级海藻酸钠、硫酸软骨素、羧甲基壳聚糖与稀释液混合，制备混合液；
向所述混合液中加入含水溶性钙盐的水溶液，然后浇注到模具中，静置脱泡，制备凝胶半成品；及
将所述凝胶半成品与碳酸钙的水溶液混合，制备复合水凝胶支架。
在其中一个实施例中，在所述医用级海藻酸钠中，古洛糖醛酸与甘露糖醛酸的摩尔比为(36～55)∶(64～45)；及/或，所述医用级海藻酸钠的粘度为320mpa.s～690mpa.s。
在其中一个实施例中，在所述混合液中，所述羧甲基壳聚糖和所述医用级海藻酸钠的质量比≤2∶3。
在其中一个实施例中，在所述混合液中，所述硫酸软骨素的质量分数为0.1％～2.0％，所述医用级海藻酸钠的质量分数为1％～8％，所述羧甲基壳聚糖的质量分数为0.5％～5.0％；及/或，
在所述含水溶性钙盐的水溶液中，钙离子的质量分数为0.5％～8％。
在其中一个实施例中，所述混合液与所述含水溶性钙盐的水溶液的体积比为(15～5)∶1；及/或，所述向所述混合液中加入含水溶性钙盐的水溶液的步骤中，所述含水溶性钙盐的水溶液的加入速度为1mL/min～3mL/min。
在其中一个实施例中，所述将海藻酸钠、硫酸软骨素、羧甲基壳聚糖与稀释液混合的步骤中，温度为50℃～60℃；及/或，所述静置脱泡的温度为4℃～20℃。
在其中一个实施例中，所述碳酸钙的水溶液中，碳酸钙的浓度为0.1mol/L～3mol/L；及/或，所述将所述凝胶半成品与碳酸钙的水溶液混合的步骤中，混合时间为0.5h～5.0h。
在其中一个实施例中，所述稀释液为磷酸盐缓冲液、去离子水或生理盐水。
一种复合水凝胶支架，由上述的复合水凝胶支架的制备方法制备得到。
上述的复合水凝胶支架在制备骨修复材料中的应用。
上述复合水凝胶支架的制备方法先将医用级海藻酸钠、硫酸软骨素和羧甲基壳聚糖与稀释液混合，然后向其中加入钙离子，钙离子与海藻酸钠发生交联而形成凝胶支架的主体，由于钙离子与海藻酸钠的反应速率很快，导致所形成的凝胶的均匀性较差而影响水凝胶的力学强度，而在制备过程中加入羧甲基壳聚糖和硫酸软骨素能够与部分海藻酸钠产生分子间相互作用而降低海藻酸钠与钙离子的成胶速率，提高成胶的均匀性。且加入硫酸软骨素作为骨修复的功能材料，能够提高复合水凝胶支架的骨修复性能。在得到凝胶半成品后将其与碳酸钙的水溶液混合，碳酸钙在水中的溶解度很低，仅有少量的钙离子，与凝胶半成品中游离的海藻酸钠进一步交联而提高力学强度，且由于钙离子较少，成胶的均匀性好。另外，上述复合水凝胶支架的制备方法中通过物理交联而得到半互穿的网状结构，在制备过程中不添加偶联剂、引发剂等，所用的原料生物相容性好。因此，上述复合水凝胶支架具有较好的骨修复效果且力学强度高、生物相容性好。
附图说明
图1为一实施方式的复合水凝胶支架的制备方法的工艺流程图；
图2为实施例1所制备的复合水凝胶支架的外观形貌图；
图3为实施例1所制备的复合水凝胶支架的SEM图；
图4为实施例2所制备的复合水凝胶支架的SEM图；
图5为实施例1和空白对照组的生物相容性测试结果图；
图6为实施例1的复合水凝胶支架的降解率曲线；
图7为对比例2的复合水凝胶支架的降解率曲线；
图8为实施例1的复合水凝胶支架的骨修复效果图；
图9为模型组的骨修复效果图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体实施方式对本发明进行更全面的描述。具体实施方式中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，一实施方式的复合水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：
步骤S110：将医用级海藻酸钠、硫酸软骨素、羧甲基壳聚糖与稀释液混合，制备混合液。
其中，海藻酸是一种天然聚阴离子多糖，其中最为常见的是海藻酸钠盐。由于海藻酸钠具有较好的生物相容性、安全无毒性以及廉价易得，因此被广泛地应用在食品、医药和组织工程等领域。凭借其良好的成胶性和生物学性能而成为制备水凝胶的常见材料，通常可作为酶类、蛋白质及动植物细胞的固定化包埋载体等。另外，海藻酸盐在钙离子存在时通过交联作用形成开放晶格的水凝胶，凝胶的晶格为细胞提供支撑，这种结构和机体的细胞外基质相似，可使细胞在其中立体排列生长，其成骨效率高，能够促进骨修复。在本实施方式中，利用海藻酸钠与钙离子反应形成水凝胶，并加入羧甲基壳聚糖调控成胶的时间、均匀性以及降解速度等。
具体地，在医用级海藻酸钠中，古洛糖醛酸(记为G段)与甘露糖醛酸(记为M段)的摩尔比为(36～55)∶(64～45)，粘度为320mpa.s～690mpa.s。采用上述比例范围G/M和粘度值的海藻酸钠具有更高的强度，能够提高所制备的复合水凝胶支架的强度。
具体地，在混合液中，医用级海藻酸钠的质量分数为1％～8％。在其中一个实施例中，医用级海藻酸钠的质量分数为1％、2％、4％、5％、6％或8％。进一步地，医用级海藻酸钠的质量分数为4％～6％。
在混合液中，羧甲基壳聚糖的质量分数为0.5％～5％。在其中一个实施例中，羧甲基壳聚糖的质量分数为0.5％、1％、2％、3％、4％或5％。进一步地，羧甲基壳聚糖的质量分数为2％～4％。羧甲基壳聚糖是一种水溶性良好的壳聚糖衍生物，为酸碱两性聚电解质，具有保湿、抗菌、保鲜等作用，在护肤品、食品、医药等方面应用广泛，是近年来研究最热门的壳聚糖衍生物之一。
海藻酸钠能够与钙离子发生交联而成胶，反应速率很快，加入羧甲基壳聚糖可以延缓成胶。进一步地，羧甲基壳聚糖与海藻酸钠的质量比≤2∶3。加入羧甲基壳聚糖的量越多，成胶的时间越长，但是加入羧甲基壳聚糖的量与医用级海藻酸钠的量比超过2∶3，成胶形态不好，不容易脱模。更进一步地，羧甲基壳聚糖与医用级海藻酸钠的质量比为1∶(3～5)。更优地，羧甲基壳聚糖与医用级海藻酸钠的质量比为1∶4。
硫酸软骨素(Chondroitin Sulfate，CS)属于酸性黏多糖类高分子，是一种非常重要的天然生物大分子，其广泛分布于动物组织的细胞表面和细胞外基质，在结缔和软骨中的含量十分丰富。因其具有良好的生物活性，还能够用作安全的食品、药品和化妆品，所以在生物医学工程领域具有良好的应用前景，且得到了世界各国广泛的认可。CS的分子链由葡萄糖醛酸以及N-乙酰半乳糖胺二糖单元交替组成。CS不仅具有可用于组织整合的多样的生物学性质，还具有较好的抗凝血、抗菌消炎性、抗氧化性、抗血栓作用和无免疫原性，以及促进水和营养物质吸收、改善细胞水平的愈合，还有助于关节功能的恢复等功能。在本实施方式中，将硫酸软骨素用于复合水凝胶支架中，能够提高复合水凝胶支架的骨修复能力。硫酸软骨素的药用制剂主要含有硫酸软骨素A和硫酸软骨素C两种异构体，在本实施方式中，选用硫酸软骨素A是由于将来的用于临床时价格优势(相对便宜)。可以理解，硫酸软骨素也可以为硫酸软骨素C。
在混合液中，硫酸软骨素的质量分数为0.1％、0.5％、1％、1.5％或2％。进一步地，硫酸软骨素的质量分数为0.5％～1.5％。更进一步地，硫酸软骨素与医用级海藻酸钠的质量比为1∶5～1∶15。
稀释液为磷酸盐缓冲液、去离子水或生理盐水。在其中一个实施例中，稀释液为pH为7.4的磷酸盐缓冲液。
具体地，将医用级海藻酸钠、硫酸软骨素、羧甲基壳聚糖与稀释液混合的步骤中，温度为50℃～60℃。搅拌的转速为500rpm/min～700rpm/min。通过在上述温度下进行搅拌，使得各原料充分混合溶解。
步骤S120：向混合液中加入含水溶性钙盐的水溶液，然后浇注到模具中，静置脱泡，制备凝胶半成品。
其中，含水溶性钙盐的水溶液为氯化钙溶液或硝酸钙溶液。进一步地，含水溶性钙盐的水溶液为氯化钙溶液。氯化钙溶液应用在复合水凝胶支架的制备中，在应用于骨修复时，能够起到止血和抑制炎症的作用。
含水溶液钙盐的水溶液中，钙离子的质量分数为0.5％～8％。具体地，钙离子的质量分数为0.5％、1％、2％、4％、5％、6％或8％。更进一步地，钙离子的质量分数为2％～6％。进一步地，含水溶性钙盐的水溶液与混合液的体积比为1∶(5～15)。更进一步地，含水溶性钙盐的水溶液与混合液的体积比为1∶10。
具体地，采用滴加的方式向混合液中加入含水溶性钙盐的水溶液。在其中一个实施例中，含水溶性钙盐的水溶液的加入速度为1mL/min～3mL/min。
具体地，静置消泡的步骤中，温度为4℃～20℃。静置消泡的时间为4h～12h。在其中一个实施例中，静置消泡的时间为8h。通过静置消泡，除去水凝胶半成品中的气泡，提高其均匀性。可以理解，静置脱泡的时间不限于为4h～12h，还可以根据实际脱泡情况进行调整。
进一步地，在步骤S120之前，步骤S110之后，还包括超声消泡处理的步骤。
步骤S130：将凝胶半成品与碳酸钙的水溶液混合，制备复合水凝胶支架。
其中，碳酸钙的水溶液中，碳酸钙的浓度为0.1mol/L～3mol/L。在其中一个实施例中，碳酸钙的浓度为0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L、2mol/L或3mol/L。混合的时间为0.5h～5.0h。在其中一个实施例中，混合的时间为0.5h、1h、2h、3h、4h或5h。
具体地，将凝胶半成品与碳酸钙的水溶液混合的具体方式为：将凝胶半成品浸泡在碳酸钙的水溶液中。通过将凝胶半成品与碳酸钙的水溶液混合，使碳酸钙电离的少量钙离子与凝胶半成品中游离的海藻酸钠进行二次交联，进一步提高复合水凝胶支架的强度。且碳酸钙在水中的溶解度低，水溶液中含有的钙离子较低，交联的速度慢且均匀性好。通过二次交联，解决了传统的物理交联水凝胶所存在的力学强度低的问题。
进一步地，在步骤S130之前，步骤S120之后，还包括：对凝胶半成品进行清洗的步骤。具体地，采用去离子水清洗凝胶半成品，以除去表面残留的钙离子。
上述复合水凝胶支架的制备方法至少具有以下优点：
(1)上述复合水凝胶支架的制备方法先将医用级海藻酸钠、硫酸软骨素、羧甲基壳聚糖与稀释液混合，然后向其中加入钙离子，钙离子与海藻酸钠发生交联而形成凝胶支架的主体，由于钙离子与海藻酸钠的反应速率很快，导致所形成的凝胶的均匀性较差而影响水凝胶的力学强度，而在制备过程中加入羧甲基壳聚糖能够与部分海藻酸钠产生分子间相互作用而降低海藻酸钠与钙离子的成胶速率，提高成胶的均匀性。加入硫酸软骨素作为骨修复的功能材料，能够提高复合水凝胶支架的骨修复性能。在得到凝胶半成品后将其与碳酸钙的水溶液混合，碳酸钙在水中的溶解度很低，仅有少量的钙离子，与凝胶半成品中游离的海藻酸钠进一步交联而提高力学强度，且由于钙离子较少，成胶的均匀性好。另外，上述复合水凝胶支架的制备方法中通过物理交联而得到半互穿的网状结构，在制备过程中不添加偶联剂、引发剂等，所用的原料生物相容性好。因此，上述复合水凝胶支架具有较好的骨修复效果且力学强度高、生物相容性好。
(2)上述复合水凝胶支架的制备方法简单、易操作，且原料便宜、来源广泛，降低了生产成本，在未来应用于临床医学中时具有较好的价格优势。
(3)上述复合水凝胶支架的制备方法中通过调整羧甲基壳聚糖与医用级海藻酸钠、钙离子的配比，使海藻酸钠和钙离子发生物理交联的同时，有效调控海藻酸钠水凝胶交联反应时间和均匀性的目的，进而控制海藻酸钠水凝胶的降解速度。
(4)上述复合水凝胶支架在用于骨修复的同时，还能够抑制炎症反应。
一实施方式的复合水凝胶支架，由上述实施方式的复合水凝胶支架的制备方法制备得到。
一实施方式的复合水凝胶支架在制备骨修复支架中的应用。具体地，该复合水凝胶支架为上述实施方式的复合水凝胶支架，在此不再赘述。
以下为具体实施例部分：
实施例1
本实施例的复合水凝胶支架的制备过程具体如下：
(1)将硫酸软骨素A、医用级海藻酸钠(G/M为45/55，粘度为400mpa.s)和羧甲基壳聚糖粉末充分混合得到混合原料，然后加入磷酸缓冲液(pH为7.4)，制备混合液。混合液中，硫酸软骨素A的质量分数为1％，医用级海藻酸钠的质量分数为4％，羧甲基壳聚糖的质量分数为2％。
(2)将步骤(1)得到的混合液放入温度为60℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，搅拌转速为600rpm/min，使混合液充分混合均匀。
(3)将步骤(2)得到的溶解均匀的混合液放入超声中进行消泡处理。
(4)向步骤(3)得到消泡后的混合液中以2mL/min的速率缓慢加入体积比为1∶10的氯化钙水溶液，氯化钙水溶液中钙离子的质量分数为4％。
(5)将步骤(4)得到的混合溶液浇入到模具中，在10℃下静置8h，实现凝胶化，得到凝胶半成品。
(6)取出步骤(5)得到的凝胶半成品，使用去离子水去除表面残留的Ca2+。
(7)将步骤(6)得到的凝胶半成品再转移到1mol/L的碳酸钙溶液中，浸泡2h对凝胶半成品进行二次交联，得到复合水凝胶支架。
实施例2
本实施例的复合水凝胶支架的制备过程具体如下：
(1)将硫酸软骨素A、医用级海藻酸钠(G/M为55/45，粘度为550mpa.s)和羧甲基壳聚糖粉末充分混合得到混合原料，然后加入磷酸缓冲液(pH为7.4)，制备混合液。混合液中，硫酸软骨素A的质量分数为1.5％，医用级海藻酸钠的质量分数为7％，羧甲基壳聚糖的质量分数为4％。
(2)将步骤(1)得到的混合液放入温度为50℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，搅拌转速为500rpm/min，使混合液充分混合均匀。
(3)将步骤(2)得到的溶解均匀的混合液放入超声中进行消泡处理。
(4)向步骤(3)得到消泡后的混合液中以1mL/min的速率缓慢加入体积比为1∶8的氯化钙水溶液，氯化钙水溶液中钙离子的质量分数为2％。
(5)将步骤(4)得到的混合溶液浇入到模具中，在4℃下静置10h，实现凝胶化，得到凝胶半成品。
(6)取出步骤(5)得到的凝胶半成品，使用去离子水去除表面残留的Ca2+。
(7)将步骤(6)得到的凝胶半成品再转移到2.5mol/L的碳酸钙溶液中，浸泡0.5h对水凝胶进行二次交联，得到复合水凝胶支架。
实施例3
本实施例的复合水凝胶支架的制备过程具体如下：
(1)将硫酸软骨素A、医用级海藻酸钠(G/M为40/60，粘度为350mpa.s)和羧甲基壳聚糖粉末充分混合得到混合原料，然后加入磷酸缓冲液(pH为7.4)，制备混合液。混合液中，硫酸软骨素A的质量分数为0.3％，医用级海藻酸钠的质量分数为2％，羧甲基壳聚糖的质量分数为0.5％。
(2)将步骤(1)得到的混合液放入温度为70℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，搅拌转速为700rpm/min，使混合液充分混合均匀。
(3)将步骤(2)得到的溶解均匀的混合液放入超声中进行消泡处理。
(4)向步骤(3)得到消泡后的混合溶液中以3mL/min的速率缓慢加入体积比为1∶15的氯化钙水溶液，氯化钙水溶液中钙离子的质量分数为6％。
(5)将步骤(4)得到的混合溶液浇入到模具中，在20℃下静置6h，实现凝胶化，得到凝胶半成品。
(6)取出步骤(5)得到的凝胶半成品，使用去离子水去除表面残留的Ca2+。
(7)将步骤(6)得到的凝胶半成品再转移到0.5mol/L的碳酸钙溶液中，浸泡5h对水凝胶进行固型，得到复合水凝胶支架。
对比例1
对比例1的复合水凝胶支架的制备过程与实施例1的复合水凝胶支架的制备过程相似，区别在于：对比例1的复合水凝胶支架的制备过程不包括步骤(7)。
对比例2
对比例2的复合水凝胶支架的制备过程与实施例1的复合水凝胶支架的制备过程相似，区别在于：对比例2的步骤(1)中没有加入羧甲基壳聚糖。
对比例3
对比例3的复合水凝胶支架的制备过程与实施例1的复合水凝胶支架的制备过程相似，区别在于：对比例3的步骤(1)中，羧甲基壳聚糖的质量分数为4％。
对比例4
对比例4的复合水凝胶支架的制备过程与实施例1的复合水凝胶支架的制备过程相似，区别在于：对比例4的步骤(1)中，所用的医用级海藻酸钠的G/M为30/70，粘度为200mpa.s。
对比例5
对比例5的复合水凝胶支架的制备过程与实施例1的复合水凝胶支架的制备过程相似，区别在于：对比例5的步骤(4)中，氯化钙水溶液中钙离子的质量分数为10％。
以下为测试部分：
1、SEM测试
将实施例1和实施例2所制备的复合水凝胶支架在冷冻干燥机中冻干后切片，外观形貌如图2所示。然后将复合水凝胶支架通过扫描电子显微镜观察其形貌，得到如图3和图4所示。图3和图4分别为实施例1和实施例2的复合水凝胶支架的SEM图。从图3和图4中可以看出，实施例所制备的复合水凝胶支架具有多孔结构且均匀性较好。
2、力学性能测试：
对上述实施例和对比例制备的复合水凝胶支架进行拉伸，得到应力-应变曲线，根据应力-应变曲线，得到复合水凝胶支架的弹性模量数据，如下表1所示。具体地，依据GB/T528-2009进行拉伸试验。
表1实施例和对比例的力学强度数据
Figure BDA0002843390650000101
Figure BDA0002843390650000111
3、生物相容性测试
将实施例1所制备的复合水凝胶支架进行细胞毒性评价试验，采用MTT方法测定复合水凝胶支架浸提液对L929细胞的影响。MTT能与活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶反应，生成不溶于水的紫色结晶物，用二甲基亚砜溶出紫色结晶物，测量其在492nm处的吸光度值，细胞内紫色物质的浓度反应了细胞内部酶的活力，与细胞存活率正相关，可以反映细胞的增殖能力和生长情况。
首先，将L929细胞种植在48孔板内，密度为104个/孔，每孔含200μL的完全培养基，将上述培养板置于二氧化碳培养箱(37℃，5％二氧化碳)中培养24h，待细胞贴壁后，吸弃旧的培养基，向每孔中分别加入200μL的水凝胶浸提液，放入二氧化碳培养箱中继续孵育。在预定时间点取出培养板，吸弃旧的培养基，用PBS清洗两次，然后每孔加360μL不含血清的DMEM细胞培养基和40μL MTT，放入培养箱继续培养4h。当细胞与MTT充分反应后，吸去培养基，每孔加入400μL的DMSO，避光37℃条件下震动30min，使沉淀完全溶解。然后用酶标仪在492nm波长下检测吸光值，得到如图5所示。空白对照组中不含有水凝胶浸提液。
从图5中可以看出，实施例1制备的复合水凝胶支架对细胞的增长率与空白对照组无统计学意义，说明复合水凝胶支架的生物相容性好。
4、降解性能测试
将实施例1制备的复合水凝胶支架称其质量，记为W0，再将其浸泡在pH＝7.4的PBS溶液中，置于恒温摇床(37℃，70rpm)。在测量的不同时间点(1天、3天、7天、14天、21天)，分别取出复合水凝胶支架，用稍微润湿的滤纸快速拭去复合水凝胶支架表面的水分，准确称取质量，记为W1。实施例1的复合水凝胶支架在不同时间点的质量如表2所示。采用公式计算出降解后重量比率，并得到如图6所示的降解曲线。其中，降解率的计算公式为(W0-W1)/W0×100％。
表2实施例1的复合水凝胶支架的质量
时间 初始 1天 3天 7天 14天 21天
质量(g) 2.05 2.05 2.04 2.02 2.00 1.77
降解率/％ - 0 0.49％ 1.46％ 2.44％ 13.66％
从上述表格和降解曲线中可以看出，由于水凝胶具有溶胀作用，所以第一天的降解率显示为0，从第3天开始水凝胶的降解率开始呈上升趋势。
采用同样的方法测试对比例2的水凝胶支架的降解性能，具体数据如下表所示，对比例2的水凝胶支架的降解率曲线如图7所示。
表3对比例2的复合水凝胶支架的质量
时间 初始 1天 3天 7天 14天 21天
质量(g) 2.25 2.27 2.25 2.24 2.21 2.00
降解率/％ - -0.89％ 0 0.44％ 1.78％ 11.11％
从上述表格和降解曲线可以看出，对比例2中没有加入羧甲基壳聚糖，在一样的时间内降解率是小于加入羧甲基壳聚糖的水凝胶的，所以表明加入羧甲基壳聚糖可以加快降解，调节降解速度。
5、骨修复性能测试
动物实验模型
(1)本实验需要12-16周SD大鼠，雌雄各半。
(2)普通饮食；
(3)异氟烷吸入麻醉(3-4％诱导麻醉，2-3％维持麻醉)麻醉；
(4)麻醉后首先对大鼠后腿进行剃毛和消毒，皮下注射美洛昔康(0.1mL/100g)进行术前镇痛。内侧鞍旁路暴露膝关节，髌骨横向脱臼，膝关节完全屈曲，用圆柱形牙钻在两侧的凹槽形成软骨缺损(1.6mm直径和深度)然后将所有碎片都通过刮除和灌溉从缺陷处移除。以加压方式将实施例1的复合水凝胶支架植入缺陷处，周期大概2-3个月。未接受治疗的大鼠被视为模型组。术后注射0.1％氯霉素和美洛昔康(0.1mL/100g)，12周后，二氧化碳过量吸入安乐死大鼠，并对大鼠股骨进行取样。取样后对组织进行HE染色。
实施例1的复合水凝胶支架的骨修复效果如图8所示。从图8中可以看出，实施例1的复合水凝胶支架的修复组织与周围组织整合较好，胶原的排列与周围正常软骨类似。模型组的骨修复效果如图9所示。从图9中可以看出，模型组的修复组织与周围组织整合差，胶原排列紊乱无序，骨修复效果较差。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将医用级海藻酸钠、硫酸软骨素、羧甲基壳聚糖与稀释液混合，制备混合液；
向所述混合液中加入含水溶性钙盐的水溶液，然后浇注到模具中，静置脱泡，制备凝胶半成品；及
将所述凝胶半成品与碳酸钙的水溶液混合，制备复合水凝胶支架。
2.根据权利要求1所述的复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于，所述医用级海藻酸钠中，古洛糖醛酸与甘露糖醛酸的摩尔比为(36～55)：(64～45)；及/或，所述医用级海藻酸钠的粘度为320mpa.s～690mpa.s。
3.根据权利要求1所述的复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于，在所述混合液中，所述羧甲基壳聚糖和所述医用级海藻酸钠的质量比≤2∶3。
4.根据权利要求1所述的复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于，在所述混合液中，所述硫酸软骨素的质量分数为0.1％～2.0％，所述医用级海藻酸钠的质量分数为1％～8％，所述羧甲基壳聚糖的质量分数为0.5％～5.0％；及/或，
在所述含水溶性钙盐的水溶液中，钙离子的质量分数为0.5％～8％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于，所述混合液与所述含水溶性钙盐的水溶液的体积比为(15～5)∶1；及/或，所述向所述混合液中加入含水溶性钙盐的水溶液的步骤中，所述含水溶性钙盐的水溶液的加入速度为1mL/min～3mL/min。
6.根据权利要求1～4任一项所述的复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于，所述将医用级海藻酸钠、硫酸软骨素、羧甲基壳聚糖与稀释液混合的步骤中，温度为50℃～60℃；及/或，所述静置脱泡的温度为4℃～20℃。
7.根据权利要求1～4任一项所述的复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于，在所述碳酸钙的水溶液中，碳酸钙的浓度为0.1mol/L～3mol/L；及/或，所述将所述凝胶半成品与碳酸钙的水溶液混合的步骤中，混合时间为0.5h～5.0h。
8.根据权利要求1～4任一项所述的复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于，所述稀释液为磷酸盐缓冲液、去离子水或生理盐水。
9.一种复合水凝胶支架，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述的复合水凝胶支架的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述的复合水凝胶支架在制备骨修复材料中的应用。
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