專利名稱：軟骨組織工程用可注射性水凝膠支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程材料領(lǐng)域，特別涉及一種新型的軟骨組織工程用可注射性水凝膠支架。
背景技術(shù)：
組織工程用可注射性材料的研究已有近100年的歷史，但結(jié)果并不令人滿意?？勺⑸湫圆牧现饕梢苑譃閮纱箢惪勺⑸湫猿涮畈牧虾涂勺⑸湫攒浌遣牧希挚煞譃榉巧锟勺⑸湫猿涮畈牧虾蜕锟勺⑸湫猿涮畈牧?。但這兩大類之間并沒有嚴(yán)格的界限劃分，也有人認(rèn)為可注射性軟骨材料是可注射性充填材料的一個分支。以液體硅膠為代表的非生物可注射性充填材料自1965年由美國食品及藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)有限制地試用于人體后，在全世界尤其是亞洲大范圍的使用。隨之發(fā)現(xiàn)大量病例出現(xiàn)局部腫脹、炎癥及肉芽芽腫反應(yīng)、注射物移位、局部潰瘍等，造成災(zāi)難性的后果。目前美國FDA已不準(zhǔn)使用液體硅膠類材料。對于生物可注射性充填材料也同樣令人失望。例如異體和異種膠原基質(zhì)和自體脂肪，植入人體后容易被吸收，同時膠原基質(zhì)類產(chǎn)品有時可引起宿主的免疫反應(yīng)，而且由于自然材料的品質(zhì)缺乏穩(wěn)定性，并存在一定的免疫原性，故在可注射性充填材料的研究中純粹追求生物可注射性充填材料是不明智的。
軟骨是一種再生能力很差的組織，由于外傷等原因所導(dǎo)致軟骨缺損的修復(fù)是臨床醫(yī)學(xué)所面臨的難題，目前主要采用自體移植或異體移植的方法加以修復(fù)。自體移植存在供體組織少、術(shù)后易導(dǎo)致供區(qū)畸形和感染等缺點，而異體軟骨移植目前尚未解決軟骨細(xì)胞活性與免疫原性之間的矛盾，兩者均難以達到滿意效果。自1907年組織培養(yǎng)技術(shù)開創(chuàng)以來，以組織細(xì)胞移植修復(fù)組織缺損為解決這一難題提供了新的方法和思路。目前應(yīng)用于軟骨組織工程學(xué)研究的支架材料主要有碳纖維、聚羥基乙酸(PGA)、纖維蛋白、膠原、合成水凝膠、藻酸鈣等。
根據(jù)臨床上軟骨缺損和畸形整復(fù)的不同需求，目前的工程化軟骨研究主要集中于兩種不同的軟骨構(gòu)建方法，即可注射和特定形態(tài)軟骨。可注射軟骨相對于特定形態(tài)軟骨具有創(chuàng)傷小、操作簡單、可塑性強等優(yōu)點而成為軟骨組織工程的一個熱點。可注射軟骨是指以可注射的可降解生物材料作為軟骨細(xì)胞的載體，通過組織工程的方法，將軟骨細(xì)胞/載體復(fù)合物注射入機體內(nèi)，形成軟骨組織，從而達到修復(fù)軟骨缺損的目的或用于外科整形。最初的可注射軟骨是直接注射軟骨細(xì)胞懸浮液，由于缺乏三維載體支架的生長環(huán)境，只有小的軟骨結(jié)節(jié)形成，故可注射性軟骨研究的重點在于載體材料的研究。包括膠原凝膠、瓊脂糖凝膠、纖維蛋白凝膠、藻酸鹽凝膠和聚氧化乙烯凝膠，同時碳纖維、聚羥基乙酸(PGA)等材料也有研究。
目前用于軟骨組織工程的可注射性材料的相關(guān)專利有中國專利94193832和87105002，但前一專利注重于用于軟組織的可注射植入物組合物，包括彈性蛋白、膠原和生物相容載體，和本發(fā)明所描述的材料和方法均不相同，后一專利注重于隱形眼鏡的水凝膠，內(nèi)容相關(guān)性很小。國外專利如US6129761中概括了幾乎各類可注射材料的使用方法和范圍，為今后的各種可注射性水凝膠建立起了一個標(biāo)準(zhǔn)。在專利WO93/17669中提到了將聚乙二醇-微乳酸基-丙烯酸的聚合物做為支架材料，利用光引發(fā)反應(yīng)等等。本發(fā)明選取的材料與前人的聚合物水凝膠相比，解決了諸如凝膠時間長、凝膠溫度過高、凝膠強度低、降解性和生物相容性的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種軟骨組織工程用可注射性水凝膠支架。其特征在于將引發(fā)劑、助引發(fā)劑、去離子水、生物相容性聚合物的單體相混合，按比例5～120mg∶2～20μl∶1～15g∶1g，配制成均勻溶液，在20℃-50℃恒溫水浴中反應(yīng)10min-60min，則可得到未混懸軟骨細(xì)胞的凝膠。
所述引發(fā)劑為水溶性引發(fā)劑如過硫酸鉀、過硫酸銨。
所述助引發(fā)劑為苯胺類試劑如NN-二甲基苯胺、NN-二乙基苯胺、NN-二乙基(鄰、間、對)甲苯胺、NN-二甲基(鄰、間、對)甲苯胺、N-乙基-N-羥乙基苯胺、N-乙基-N-羥乙基間甲苯胺、NN-二羥乙基苯胺、NN-二羥乙基(間、對)甲苯胺、N-甲基-N-芐基苯胺、N-甲基-N-羥乙基苯胺、N-甲基-N-羥乙基間甲苯胺、NN-二丙基間甲苯胺、N-丁基-N-芐基間甲苯胺、N-丁基-N-羥乙基苯胺；所述聚合物單體為平均分子量300～1000的二甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGDMA)。
本發(fā)明的有益效果為通過采用不同的反應(yīng)溫度得到不同凝膠強度、凝膠速度和凝膠溫度的適合不同需求的水凝膠支架，具有下述特點和優(yōu)點(1)凝膠速度快；(2)凝膠溫度恒定；(3)凝膠過程在均一水相中進行；(4)成形后凝膠強度大；(5)保水能力強；(6)降解速度快又具有生物相容性。
(7)本發(fā)明選取的材料與前人的聚合物水凝膠相比，解決了諸如凝膠時間長、凝膠溫度過高、凝膠強度低、降解性和生物相容性的問題。
實施例1取1克平均分子量為330的二甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGDMA)、5毫克過硫酸銨、20微升NN-二甲基苯胺，1克去離子水，于燒杯中配制溶液，然后在50℃恒溫水浴中反應(yīng)15min，則可得到未混懸軟骨細(xì)胞的凝膠。
實施例2取1克平均分子量為550的二甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGDMA)、15毫克過硫酸鉀、10微升NN-二乙基苯胺，3克去離子水，于燒杯中配制溶液，然后在40℃恒溫水浴中反應(yīng)30min，則可得到未混懸軟骨細(xì)胞的凝膠。
實施例3取1克平均分子量為875的二甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGDMA)、30毫克過硫酸銨、8微升NN-二甲基對甲苯胺，5克去離子水，于燒杯中配制溶液，然后在30℃恒溫水浴中反應(yīng)45min，則可得到未混懸軟骨細(xì)胞的凝膠。
實施例4取1克平均分子量為330的二甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGDMA)、50毫克過硫酸鉀、5微升N-甲基-N-羥乙基苯胺，7克去離子水，于燒杯中配制溶液，然后在20℃恒溫水浴中反應(yīng)60min，則可得到未混懸軟骨細(xì)胞的凝膠。
實施例5取1克平均分子量為550的二甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGDMA)、70毫克過硫酸銨、3微升NN-二羥乙基對甲苯胺，9克去離子水，于燒杯中配制溶液，然后在50℃恒溫水浴中反應(yīng)15min，則可得到未混懸軟骨細(xì)胞的凝膠。
實施例6取1克平均分子量為875的二甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGDMA)、90毫克過硫酸銨鉀、2微升N-甲基-N-芐基苯胺，15克去離子水，于燒杯中配制溶液，然后在40℃恒溫水浴中反應(yīng)45min，則可得到未混懸軟骨細(xì)胞的凝膠。
權(quán)利要求
1.一種軟骨組織工程用可注射性水凝膠支架，其特征在于將引發(fā)劑、助引發(fā)劑、去離子水、生物相容性聚合物的單體相混合，按比例5～120mg∶2～20μl∶1～15g∶1g，配制成均勻溶液，在20℃-50℃恒溫水浴中反應(yīng)10min-60min，則可得到未混懸軟骨細(xì)胞的凝膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述軟骨組織工程用可注射性水凝膠支架，其特征在于所述引發(fā)劑為水溶性引發(fā)劑如過硫酸鉀、過硫酸銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述軟骨組織工程用可注射性水凝膠支架，其特征在于所述助引發(fā)劑為苯胺類試劑如NN-二甲基苯胺、NN-二乙基苯胺、NN-二乙基(鄰、間、對)甲苯胺、NN-二甲基(鄰、間、對)甲苯胺、N-乙基-N-羥乙基苯胺、N-乙基-N-羥乙基間甲苯胺、NN-二羥乙基苯胺、NN-二羥乙基(間、對)甲苯胺、N-甲基-N-芐基苯胺、N-甲基-N-羥乙基苯胺、N-甲基-N-羥乙基間甲苯胺、NN-二丙基間甲苯胺、N-丁基-N-芐基間甲苯胺、N-丁基-N-羥乙基苯胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述軟骨組織工程用可注射性水凝膠支架，其特征在于所述聚合物單體為平均分子量為300～1000的二甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGDMA)。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于生物醫(yī)學(xué)工程材料領(lǐng)域的一種新型軟骨組織工程用可注射性水凝膠支架。是將引發(fā)劑、助引發(fā)劑、去離子水、生物相容性聚合物的單體按比例相混合配制成均勻溶液，在恒溫水浴中反應(yīng)，則可得到可用于軟骨組織工程的可注射性水凝膠。提供了具有凝膠速度快、凝膠溫度恒定、成形后凝膠強度大、保水能力極強、降解速度快又具有生物相容性的可用于軟骨組織工程的可注射性水凝膠支架。應(yīng)用前景非常廣闊。
文檔編號A61L27/00GK1460692SQ0313761
公開日2003年12月10日 申請日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者胡平, 許波 申請人:清華大學(xué)