CN116099045A - 一种具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球及其制备方法，属于生物医用材料技术领域。该水凝胶微球是以2‑(甲基丙烯酰氧基)磷酸胆碱乙酯改性的甲基丙烯酰化海藻酸钠与甲基丙烯酰化的透明质酸为基底材料，采用2,4,6‑三甲基苯甲酰基磷酸锂盐作为光引发剂，使用液滴微流控方法，将含锶掺杂的纳米羟基磷灰石的基底材料前体溶液作为水相，矿物油作为油相，通过调节水相与油相适当的流速配比制备而成。本发明的水凝胶微球具有良好的力学性能、生物相容性、促成骨及抑制破骨功能，还具有良好的分散性、可注射性和显著的细胞黏附性能及抗污抗蛋白吸附的功能，有利于促进成骨细胞的增殖与分化，减轻成骨过程中的炎性反应。
Description
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域，尤其涉及一种具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球及其制备方法。
背景技术
由外伤、炎症、肿瘤等因素引起的骨缺损是骨科常见的问题之一，骨缺损常造成骨延迟愈合、局部功能障碍，影响患者生活质量。自体骨移植是目前治疗骨缺损的金标准，但仍然存在一定的局限性，如供体骨损伤、术后并发症、治疗费用昂贵等，组织工程的快速发展为骨缺损的治疗提供了新的思路与方法，开发具有优良生物相容性、生物可降解性的微载体以促进骨缺损修复是目前的研究热点之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球及其制备方法，主要用以解决现有骨缺损修复材料力学性能及生物相容性不优良、成骨过程中存在炎性反应及价格昂贵等问题，该水凝胶微球具有良好的分散性、可注射性，有利于促进成骨细胞的增殖与分化，减轻成骨过程中的炎性反应。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明的目的之一是提供一种具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球的制备方法，包括：
以2-(甲基丙烯酰氧基)磷酸胆碱乙酯)(MCP)改性的甲基丙烯酰化海藻酸钠(AlgMA)与甲基丙烯酰化的透明质酸(HAMA)为基底材料，以2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸锂盐(LAP)作为光引发剂，使用液滴微流控方法，将含锶掺杂的纳米羟基磷灰石(Sr-nHAP)的基底材料前体溶液作为水相，矿物油作为油相，选用通过调节水相与油相适当的流速配比，制备得到水凝胶微球。
进一步地，在本发明的一实施方案中，所述基底材料前体溶液的制备步骤如下：
①分别称取一定量干态AlgMA、HAMA于微管中；
②向上述微管中加入配置好的LAP溶液，于室温振荡溶解；
③待干态AlgMA、HAMA溶解后加入MCP水溶液；
④继续向上述微管中加入经超声处理后的Sr-nHAP水溶液，得到混合前液；
⑤经振荡、涡旋、超声，配置出基底材料前体溶液。
优选地，所述LAP溶液是含有0.25％(w/v)LAP的PBS溶液。
优选地，所述混合前液中，AlgMA的含量为1-2％(wt)、HAMA的含量为1％(wt)、MCP的含量为0.2-0.8％(wt)、Sr-nHAP的含量为1-2mg/mL。
优选地，所述Sr-nHAP采用化学沉淀法合成，其中Sr掺杂量为10％(wt)。
优选地，步骤④中所述Sr-nHAP水溶液采用超声处理的条件为超声频率40kHz，超声时间20min。
优选地，步骤⑤中所述超声的条件为超声频率20kHz、超声时间5min。
进一步地，在本发明的一实施方案中，所述液滴微流控方法中选用聚焦型微流控芯片，调节水相流速为5μL/min，油相流速为40μL/min，微管收集产物经蓝光交联后得到水凝胶微球。
进一步地，在本发明的一实施方案中，所述水凝胶微球还进行除油后处理。
优选地，所述水凝胶微球除油后处理的具体步骤为：
①将含有矿物油的水凝胶微球加入装有正己烷的微管中；
②涡旋处理、静置后吸上清、重复洗涤3-4次；
③将已去除大部分矿物油的水凝胶微球加入装有RO水的微管中；
④振荡后在10000rpm转速下离心处理10min，吸取上清、再次加入RO水，重复洗涤3-4次后得到终产品。
本发明的目的之二是提供一种具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球，采用上述的制备方法制备而成。
本发明还提供了上述的制备方法制备而成的具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球在制备医用骨缺损产品中的应用。
本发明的有益技术效果：
(1)本发明采用AlgMA与HAMA作为基底材料，使制备的水凝胶微球具有良好的力学性能、生物相容性；
(2)本发明利用MCP通过无规共聚的方式与AlgMA、HAMA结合，经过MCP的改性，基于MCP基团上的CP与细胞膜上磷脂酰胆碱(PC)的结合作用，水凝胶微球被赋予显著的细胞黏附性能，且同时具有抗污抗蛋白吸附的功能，有利于促进成骨细胞的增殖与分化，减轻成骨过程中的炎性反应；
(3)本发明的水凝胶微球负载掺锶纳米羟基磷灰石，具有良好的促成骨、抑制破骨功能；
(4)本发明采用微流控技术，操作便捷可控、成本低、材料损耗少，制备的水凝胶微球具有良好的分散性、可注射性。
附图说明
图1是本发明实施例制备的水凝胶微球的光镜图；
图2是本发明实施例制备的水凝胶微球冻干后的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
实施例一种具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球的制备方法
(1)采用化学沉淀法合成Sr-nHAP粉体
①配置0.5mol/L的Ca(NO3)2和Sr(NO3)2溶液各100mL；
②配置0.3mol/L的(NH4)2HPO4溶液100mL；
③氨水调节(NH4)2HPO4溶液pH至10.5；
④在烧瓶中加入Ca(NO3)2、Sr(NO3)2溶液混合溶液，并加热至45℃；
⑤搅拌状态下缓慢滴加(NH4)2HPO4溶液溶液至上述烧瓶中；
⑥加入3％(wt)的PEG-400，45℃下反应1h；
⑦反应沉淀于室温陈化24h，10000rpm离心沉淀产物，无水乙醇洗涤多次；
⑧所得产物80℃下烘干24h，研磨后得到Sr-nHAP粉体；
(2)Sr-nHAP水溶液制备
将一定量Sr-nHAP粉体加入水中，40kHz超声分散20min后得到Sr-nHAP水溶液。
(3)基底材料前体溶液制备
①分别称取干态AlgMA、HAMA于微管中；
②向上述微管中加入LAP溶液，于室温振荡溶解；
③待干态AlgMA、HAMA溶解后加入MCP水溶液；
④继续向上述微管中加入经超声分散后的Sr-nHAP水溶液，得混合前液；
⑤经振荡、涡旋、超声，配置出基底材料前体溶液。
具体的，所述LAP溶液是含有0.25％(w/v)LAP的PBS溶液，其配置方法是称取0.05gLAP于棕色瓶中，向上述棕色瓶中加入20mL无菌PBS溶液，45℃水浴加热溶解20min，期间不断振荡，即得。
具体的，所述混合前液中AlgMA的含量为1-2％(wt)、HAMA的含量为1％(wt)、MCP的含量为0.2-0.8％(wt)、Sr-nHAP的含量为1-2mg/mL。
具体的，步骤(3)-④中所述Sr-nHAP水溶液采用超声处理的条件为超声频率40kHz，超声时间20min。
具体的，步骤(3)-⑤中所述超声的条件为超声频率20kHz、超声时间5min。
(4)水凝胶微球制备
采用液滴微流控方法，选用聚焦型微流控芯片，例如，可控制水相流速为5μL/min，油相流速为40μL/min，微管收集产物经蓝光交联处理5min，得到水凝胶微球。
(5)除油后处理
①将含有矿物油的水凝胶微球加入装有正己烷的微管中；
②涡旋处理、静置后吸上清、重复洗涤3-4次；
③将已去除大部分矿物油的水凝胶微球加入装有RO水的微管中；
④振荡后在10000rpm转速下离心处理10min，吸取上清、再次加入RO水，重复洗涤3-4次后得到终产品。
通过光镜和扫描电子显微镜(SEM)分别对实施例制备的水凝胶微球表征检测，观察分析结果如图1和2所示，证明本发明实施例成功的制备了水凝胶微球。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球的制备方法，其特征在于，包括：
以2-(甲基丙烯酰氧基)磷酸胆碱乙酯)(MCP)改性的甲基丙烯酰化海藻酸钠(AlgMA)与甲基丙烯酰化的透明质酸(HAMA)为基底材料，以2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸锂盐(LAP)作为光引发剂，使用液滴微流控方法，将含锶掺杂的纳米羟基磷灰石(Sr-nHAP)的基底材料前体溶液作为水相，矿物油作为油相，选用通过调节水相与油相适当的流速配比，制备得到水凝胶微球。
2.根据权利要求1所述的具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球的制备方法，其特征在于，所述含锶掺杂的纳米羟基磷灰石(Sr-nHAP)的基底材料前体溶液的制备步骤如下：
①分别称取干态AlgMA、HAMA于微管中；
②向上述微管中加入LAP溶液，于室温振荡溶解；
③待干态AlgMA、HAMA溶解后加入MCP水溶液；
④继续向上述微管中加入经超声分散后的Sr-nHAP水溶液，得混合前液；
⑤经振荡、涡旋、超声，配置出基底材料前体溶液。
3.根据权利要求2所述的具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球的制备方法，其特征在于：所述混合前液中AlgMA的含量为1-2％(wt)、HAMA的含量为1％(wt)、MCP的含量为0.2-0.8％(wt)、Sr-nHAP的含量为1-2mg/mL。
4.根据权利要求2所述的具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球的制备方法，其特征在于，所述LAP溶液是含有0.25％(w/v)LAP的PBS溶液。
5.根据权利要求1所述的具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球的制备方法，其特征在于：所述Sr-nHAP采用化学沉淀法合成，其中Sr掺杂量为10％(wt)。
6.根据权利要求1所述的具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球的制备方法，其特征在于：所述液滴微流控方法中选用聚焦型微流控芯片，调节水相流速为5μL/min，油相流速为40μL/min，微管收集产物经蓝光交联后得到水凝胶微球。
7.根据权利要求1所述的具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球的制备方法，其特征在于：所述水凝胶微球还进行除油后处理。
8.根据权利要求7所述的具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球的制备方法，其特征在于，所述水凝胶微球除油后处理的具体步骤为：
①将含有矿物油的水凝胶微球加入装有正己烷的微管中；
②涡旋处理、静置后吸上清、重复洗涤3-4次；
③将已去除大部分矿物油的水凝胶微球加入装有RO水的微管中；
④振荡后在10000rpm转速下离心处理10min，吸取上清、再次加入RO水，重复洗涤3-4次后得到终产品。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备而成的具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备而成的具有细胞黏附性的促成骨水凝胶微球在制备医用骨缺损产品中的应用。
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