本發(fā)明涉及一種用于緩解骨關(guān)節(jié)炎的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法及應(yīng)用，屬于生物材料。

背景技術(shù)：

1、關(guān)節(jié)軟骨是一種支撐結(jié)締組織，其特點(diǎn)是堅韌、粘彈性和潤滑的結(jié)構(gòu)，它在關(guān)節(jié)運(yùn)動過程中的承載和關(guān)節(jié)潤滑中至關(guān)重要。以軟骨退化和軟骨下骨重塑為特征的骨關(guān)節(jié)炎困擾著全球7%以上的人口。膝關(guān)節(jié)是最常受累的關(guān)節(jié)，患病人數(shù)達(dá)3.65億，其次是手關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)。隨著我國老齡化加速和肥胖率上升，骨關(guān)節(jié)炎患者將繼續(xù)增加。骨關(guān)節(jié)炎的病理特征主要為高活性氧水平、巨噬細(xì)胞m1/m2表型失衡、骨缺損以及滑液受損四個方面?，F(xiàn)階段治療措施仍然存在不能完全滿足骨關(guān)節(jié)炎治療的復(fù)雜需求。同時，對于生物體而言，材料的活性問題、毒性問題，如何減小植入體的炎癥反應(yīng)以及滿足炎癥部位不規(guī)則形貌一直是一個不容忽視的問題。因此構(gòu)建一種具有良好生物相容性、能降低活性氧水平、能重編程巨噬細(xì)胞極化、促成骨、潤滑的可注射納米復(fù)合水凝膠，對緩解骨關(guān)節(jié)炎至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供用于緩解骨關(guān)節(jié)炎的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法。本發(fā)明獲得的可注射納米復(fù)合水凝膠，具有良好的生物相容性，可創(chuàng)造有利的局部免疫微環(huán)境來免疫調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞，以緩解骨關(guān)節(jié)炎和促進(jìn)軟骨下骨修復(fù)。

2、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過程如下：

3、一種用于緩解骨關(guān)節(jié)炎的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

4、（1）制備摻雜鍶和銪離子的親水性羥基磷灰石，具體包括：將ca(no3)2、sr(no3)2、eu(no3)3的水溶液和可溶性磷酸鹽的水溶液依次溶于油酸甲酯的甲醇溶液中得到混合溶液，將混合溶液在密閉反應(yīng)器中于100~200℃反應(yīng)5~15h，收集沉淀；將沉淀分散于tris-hcl緩沖液中，加入單寧酸，充分?jǐn)嚢?，收集沉淀，得到長度為150~300?nm，直徑為10~15?nm的摻雜鍶和銪離子的親水性羥基磷灰石；

5、（2）制備接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素溶液，具體包括：在ph值為5~6條件下，將1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺和n-羥基丁二酰亞胺溶于硫酸軟骨素的水溶液中充分?jǐn)嚢枰曰罨然?；向活化羧基后體系中加入已二酸二酰肼進(jìn)行充分反應(yīng)；將反應(yīng)后體系轉(zhuǎn)移透析，冷凍干燥，得到接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素；將接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素溶解于pbs緩沖溶液中，得到含有接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素溶液；

6、（3）制備接枝苯硼酸基團(tuán)的透明質(zhì)酸溶液，具體包括：在ph值為5~6條件下，將1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺和n-羥基丁二酰亞胺置于透明質(zhì)酸的水溶液中充分?jǐn)嚢枰曰罨然?；向活化羧基后體系中加入3-氨基苯硼酸充分反應(yīng)；將反應(yīng)后體系轉(zhuǎn)移透析，冷凍干燥得到接枝苯硼酸基團(tuán)的透明質(zhì)酸；將接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶解于去離子水中，得到含有接枝苯硼酸基團(tuán)的透明質(zhì)酸的水溶液；

7、（4）制備接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶液，具體包括：將高碘酸鈉溶于接枝苯硼酸基團(tuán)的透明質(zhì)酸的水溶液中，避光充分反應(yīng)后加入乙二醇，攪拌以終止反應(yīng)；將終止反應(yīng)后體系透析，凍干得到接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸；將接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶解于pbs緩沖溶液中，得到含有接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶液；

8、（5）制備可注射納米復(fù)合水凝膠，具體包括：將步驟（1）摻雜鍶和銪離子的親水性羥基磷灰石，步驟（2）的接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素溶液，步驟（4）的接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶液和重組膠原蛋白溶液共混均勻，即可得到可注射納米復(fù)合水凝膠。

9、上述用于緩解骨關(guān)節(jié)炎的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，步驟（1）中，所述油酸甲酯的甲醇溶液中，甲醇的體積為油酸甲酯體積的3~7倍；(ca+sr+eu)/p的摩爾比為1.67，sr/(ca+sr+eu)的摩爾比為0.05~0.5；所述可溶性磷酸鹽選自na2hpo4、na3po4·12h2o、nah2po4、kh2po4或k2hpo4；eu/(ca+sr+eu)的摩爾比為0.05~0.5；所述環(huán)已烷的體積為沉淀質(zhì)量的10~100倍，所述環(huán)己烷體積的單位為ml，沉淀質(zhì)量單位為g；所述單寧酸質(zhì)量為沉淀質(zhì)量的3~6倍。

10、上述用于緩解骨關(guān)節(jié)炎的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，步驟（2）中，所述1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺質(zhì)量為硫酸軟骨素質(zhì)量的1~2倍，所述n-羥基丁二酰亞胺質(zhì)量為硫酸軟骨素質(zhì)量的1~2倍；所述已二酸二酰肼的質(zhì)量為硫酸軟骨素質(zhì)量的0.67~2倍。

11、上述用于緩解骨關(guān)節(jié)炎的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，步驟（3）中，所述1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺質(zhì)量為透明質(zhì)酸質(zhì)量的1~2倍，所述n-羥基丁二酰亞胺質(zhì)量為透明質(zhì)酸質(zhì)量的1~2倍，所述3-氨基苯硼酸質(zhì)量為透明質(zhì)酸質(zhì)量的0.2~1倍。

12、上述用于緩解骨關(guān)節(jié)炎的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，步驟（4）中，所述高碘酸鈉的質(zhì)量為接枝苯硼酸基團(tuán)的透明質(zhì)酸質(zhì)量的1~3倍；所述乙二醇的體積為接枝苯硼酸基團(tuán)的透明質(zhì)酸質(zhì)量的1.25~6.25倍，所述乙二醇體積單位為ml，硫酸軟骨素質(zhì)量單位為g。

13、上述用于緩解骨關(guān)節(jié)炎的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，步驟（5）中，摻雜鍶和銪離子的親水性羥基磷灰石的濃度為0.05~1?g/ml，接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素溶液的濃度為5~50%，接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶液的濃度為5~50%，重組膠原蛋白溶液的濃度為5~50%；所述接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素溶液、接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶液、重組膠原蛋白溶液的體積比為（1~5）：（1~10）：（1~5）。

14、上述方法制備得到的可注射納米復(fù)合水凝膠在制備治療緩解骨關(guān)節(jié)炎藥品中的應(yīng)用。

15、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

16、1.本發(fā)明可注射納米復(fù)合水凝膠中摻雜鍶和銪離子的親水性羥基磷灰石為納米棒狀，長度為150~300?nm，直徑為10~15?nm，鍶離子具有促軟骨細(xì)胞增殖能力、銪離子具有促巨噬細(xì)胞m1型向m2型極化從而緩解炎癥能力；

17、2.本發(fā)明可注射納米復(fù)合水凝膠中硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸和重組膠原蛋白均為天然軟骨成分，具有良好的生物相容性，可模擬軟骨細(xì)胞外基質(zhì)環(huán)境從而起到潤滑的作用；

18、3.本發(fā)明可注射納米復(fù)合水凝膠中摻雜鍶和銪離子的親水性羥基磷灰石通過硼酸酯鍵結(jié)合接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸，硼酸酯鍵作為高活性氧水平斷裂的化學(xué)鍵，在浸潤到骨關(guān)節(jié)炎高活性氧水平微環(huán)境時發(fā)生斷裂，從而將摻雜鍶和銪離子的親水性羥基磷灰石均勻分散在水凝膠中，并實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性釋放；

19、4.本發(fā)明可注射納米復(fù)合水凝膠可通過無創(chuàng)或微創(chuàng)方式植入骨關(guān)節(jié)炎部位，可創(chuàng)造有利的局部免疫微環(huán)境來免疫調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞以緩解骨關(guān)節(jié)炎和促進(jìn)軟骨下骨修復(fù)，同時避免對周邊正常組織的傷害；

20、5.本發(fā)明可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法簡單，原料廉價易得，工藝環(huán)境友好，容易放大，具有良好的市場應(yīng)用價值。

技術(shù)特征：

1.一種用于緩解骨關(guān)節(jié)炎的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述油酸甲酯的甲醇溶液中，甲醇的體積為油酸甲酯體積的3~7倍；(ca+sr+eu)/p的摩爾比為1.67，sr/(ca+sr+eu)的摩爾比為0.05~0.5；所述可溶性磷酸鹽選自na2hpo4、na3po4·12h2o、nah2po4、kh2po4或k2hpo4；eu/(ca+sr+eu)的摩爾比為0.05~0.5；所述環(huán)已烷的體積為沉淀質(zhì)量的10~100倍；所述單寧酸質(zhì)量為沉淀質(zhì)量的3~6倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（2）中，所述1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺質(zhì)量為硫酸軟骨素質(zhì)量的1~2倍，所述n-羥基丁二酰亞胺質(zhì)量為硫酸軟骨素質(zhì)量的1~2倍；所述已二酸二酰肼的質(zhì)量為硫酸軟骨素質(zhì)量的0.67~2倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（3）中，所述1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺質(zhì)量為透明質(zhì)酸質(zhì)量的1~2倍，所述n-羥基丁二酰亞胺質(zhì)量為透明質(zhì)酸質(zhì)量的1~2倍，所述3-氨基苯硼酸質(zhì)量為透明質(zhì)酸質(zhì)量的0.2~1倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（4）中，所述高碘酸鈉的質(zhì)量為接枝苯硼酸基團(tuán)的透明質(zhì)酸質(zhì)量的1~3倍；所述乙二醇的體積為接枝苯硼酸基團(tuán)的透明質(zhì)酸質(zhì)量的1.25~6.25倍。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（5）中，摻雜鍶和銪離子的親水性羥基磷灰石的濃度為0.05~1?g/ml，接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素溶液的濃度為5~50%，接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶液的濃度為5~50%，重組膠原蛋白溶液的濃度為5~50%；所述接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素溶液、接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶液、重組膠原蛋白溶液的體積比為（1~5）：（1~10）：（1~5）。

7.權(quán)利要求1~6任意之一所述方法制備得到的可注射納米復(fù)合水凝膠。

8.權(quán)利要求7所述可注射納米復(fù)合水凝膠在制備治療緩解骨關(guān)節(jié)炎藥品中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于緩解骨關(guān)節(jié)炎的可注射納米復(fù)合水凝膠的制備方法，首先合成了納米棒狀羥基磷灰石，長度為150~300?nm，直徑為10~15?nm，所述羥基磷灰石為摻雜鍶和銪離子的親水性羥基磷灰石。該制備方法包括以Ca(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;、Sr(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;、Eu(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;和可溶性磷酸鹽為主要原料，經(jīng)水熱反應(yīng)制備得到鍶和銪離子共摻雜的疏水性羥基磷灰石，將其分散于Tris?HCl緩沖液中，加入單寧酸，攪拌，離心收集沉淀，烘干，得到摻雜鍶和銪離子的親水性羥基磷灰石；其次合成了接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素溶液，該制備方法包括以硫酸軟骨素、已二酸二酰肼為主要原料，經(jīng)攪拌、透析、凍干后溶解于緩沖液中得到接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素溶液；然后合成了接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶液，該制備方法包括以透明質(zhì)酸、3?氨基苯硼酸、高碘酸鈉為主要原料，經(jīng)攪拌、透析、凍干后溶解于緩沖液得到接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶液；最后合成了可注射納米復(fù)合水凝膠，該制備方法包括將摻雜鍶和銪離子的親水性羥基磷灰石、接枝酰肼基團(tuán)的硫酸軟骨素溶液、接枝苯硼酸基團(tuán)的氧化透明質(zhì)酸溶液和重組膠原蛋白溶液共混，攪拌，得到可注射納米復(fù)合水凝膠。本發(fā)明獲得的可注射納米復(fù)合水凝膠，具有良好的生物相容性，可創(chuàng)造有利的局部免疫微環(huán)境來免疫調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞以緩解骨關(guān)節(jié)炎和促進(jìn)軟骨下骨修復(fù)。

技術(shù)研發(fā)人員：惠俊峰,劉曉春,范代娣,鄭曉燕,姚嘉欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9