羟基磷灰石/海藻酸钠复合水凝胶的制备与性能研究

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组织修复材料应具有生物相容性和组织相容性良好、具备促进细胞分化能力、与细胞外基质相似等优点。水凝胶特殊的表面对正常组织的刺激较小,三维贯通的孔隙结构,有利于养分运输和细胞代谢废物排出。可注射水凝胶具有良好的生物相容性和无间隙填充不规则形状受损部位等优点,在药物释放、组织工程等领域有广阔的应用前景。 本项目以纳米羟基磷灰石(n-HA)在酸性条件下分解产生Ca2+使海藻酸钠 (SA)凝胶化为基础,制备出具有可注射性的n-HA/SA复合水凝胶,可作为软骨修复材料。并在此基础上,引入聚N-羟甲基丙烯酰胺 (PNMA)第二网络制备高强度n-HA/PNMA /SA双网络水凝胶。结果表明:n-HA/SA复合水凝胶凝胶时间可控在5~8 min;n-HA 比例对复合水凝胶的凝胶率、网络结构、孔径和热稳定性均有影响,抗压强度最大达到287 kPa;其中,n-HA含量为1%(w/v)的复合水凝胶,凝胶时间为5.2 min,孔径20~40μm,抗压强度为177 kPa,降解性能较好;在低应变时,具有较好的抗剪切性能,可作为非承重部位组织填充物。在物理交联SA/n-HA水凝胶基础上引入PNMA第二网络,制备了HA/PNMA/SA双网络水凝胶;结果表明,得到的水凝胶网络结构致密,孔径为 10~30μm;在 SBF和H2O中溶胀24 h后,体积溶胀率分别达到105%和117%;其拉伸强度与N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)浓度、引发剂过硫酸铵(APS)浓度和第二网络形成起始点有关,当NMA浓度为20% (w/v)、APS为0.6%、在第一网络凝胶点形成水凝胶时,其拉伸应力、拉伸应变分别可达到0.137 MPa、52.04 mm/mm;低应变下,抗剪切性能较好,具有一定的能量耗散能力,负载药物后可作为水凝胶敷料使用。