一种含有核壳结构羟基磷灰石钙微球的复合凝胶、制备方法及其应用与流程

本发明涉及生物医用材料，具体涉及一种含有核壳结构羟基磷灰石钙微球的复合凝胶、制备方法及其应用。

背景技术：

1、人体由于损伤和衰老等原因会导致局部软组织的松弛和缺失，甚至有时会造成软组织功能的丧失。在临床上可以采用增强局部软组织的方法来治疗，将组织增强材料通过注射植入到需要填充的部位，使组织隆起恢复到原有的形态，并恢复其功能。

2、羟基磷灰石钙，也称为羟基磷灰石，是人体的固有成分，具有良好的生物相容性，是用于软组织填充的高效材料。但羟基磷灰石钙在生理条件下的溶解度极低，特别是致密的羟基磷灰石钙会表现出更低的生物降解率，现有的致密的羟基磷灰石钙注射微球在体内注射后，大量的羟基磷灰石钙微球在注射部位逐渐结晶变硬形成新的固态组织，造成注射部位僵硬且硬块难以取出，若强制取出硬块组织，会损伤神经和血管，造成取出部位畸形以及凹陷。

3、因此，如何对羟基磷灰石钙注射微球的结构及其制备方法进行优化和改进，以获得植入后不会聚集硬化、微球分散性及稳定性好、降解缓慢、可维持长时间的填充效果、同时又耐高温灭菌且易于注射的羟基磷灰石钙微球，是本领域亟待解决的一个技术难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的首要目的是提供一种含有核壳结构羟基磷灰石钙微球的复合凝胶，通过将羟基磷灰石钙包覆在可生物降解的聚合物微球外侧，植入后作为壳层的羟基磷灰石钙先与人体组织接触而降解为钙离子、磷酸根离子的形式，仅刺激胶原蛋白的产生，实现组织重塑，此时暴露出的可生物降解的聚合物微球也可被代谢降解，不会变成无法降解也无法取出的硬块，并且根据羟基磷灰石钙壳层的降解速度可以控制高分子聚合物微球的暴露速度，使其达到长期丰盈的填充效果，不用多次重复注射；由于高分子聚合物微球的耐热性较差，高温灭菌时易变形，有了羟基磷灰石钙壳层的保护，微球便不会软化变形，有利于降低注射时的摩擦力，而且还能够配合较细规格的注射针挤出，减轻注射疼痛感，更好控制注射力度及注射量；选择合适的凝胶载体，不仅在灭菌前后均能保持适宜的粘弹性以此维持微球的悬浮状态，使得复合凝胶在使用前灌装为预灌封状态，使用时直接进行注射，更加有利于临床使用，从而有效提高临床使用的效率，而且还能确保复合凝胶可以稳定地存放在常温环境中，不需要特殊储存和运输。

2、本发明的另一目的是提供一种制备上述含有核壳结构羟基磷灰石钙微球的复合凝胶的方法。

3、本发明的再一目的是提供一种上述含有核壳结构羟基磷灰石钙微球的复合凝胶在软组织填充中的应用。

4、第一方面，本发明提供了一种含有核壳结构羟基磷灰石钙微球的复合凝胶，所述复合凝胶包括凝胶载体以及分散于所述凝胶载体中的微球，所述微球包括核心和包覆于所述核心外部的壳层，所述核心为可生物降解的聚合物，所述壳层为羟基磷灰石钙；所述微球的粒径为15μm～150μm。

5、在一种可选的实施方式中，所述聚合物与所述羟基磷灰石钙的质量比为1：0.1～0.3。

6、在一种可选的实施方式中，所述可生物降解的聚合物为聚乳酸、聚左旋乳酸、聚己内酯中的至少一种。

7、在一种可选的实施方式中，所述凝胶载体包括质量比为0～3：30～99.5：0.5～5：0～60：0～1的凝胶基质、溶剂、增稠剂、保湿剂、麻醉剂，增稠剂和溶剂就可以形成凝胶，增稠剂具有黏合、助悬、增稠、乳化、缓释等作用，与溶剂混合能达到应用效果。

8、在一种可选的实施方式中，所述微球与所述凝胶载体的体积比为1～5：6～9，在复合凝胶中，最终起到填充效果的是微球部分，不同比例制备出的核壳结构微球密度会有所不同，本发明根据体积比计算出质量，再进行混合。

9、在一种可选的实施方式中，所述溶剂为注射用水、pbs缓冲液、葡萄糖、氯化钠水溶液中的至少一种。

10、在一种可选的实施方式中，所述凝胶基质为透明质酸钠、卡波姆、海藻酸盐、胶原蛋白、壳聚糖中的至少一种。

11、在一种可选的实施方式中，所述增稠剂为明胶、可溶性淀粉、纤维素衍生物中的至少一种。

12、在一种可选的实施方式中，所述保湿剂为甘油、丙二醇、丁二醇、山梨醇中的至少一种。

13、在一种可选的实施方式中，所述麻醉剂为盐酸利多卡因、盐酸丁卡因、盐酸罗哌卡因中的至少一种。

14、在一种可选的实施方式中，所述透明质酸钠包括分子量为30w～100w的低分子量透明质酸钠、分子量为120w～180w的中分子量透明质酸钠和分子量为200w～250w的高分子量透明质酸钠，所述低分子量透明质酸钠与所述中分子量透明质酸钠、所述高分子量透明质酸钠的质量比为0.5～3：0.5～5：1～10。

15、在一种可选的实施方式中，所述纤维素衍生物包括羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素、氧化纤维素中的至少一种。

16、第二方面，本发明提供一种含有核壳结构微球的复合凝胶的制备方法，包括如下步骤：

17、s1、分别制备羟基磷灰石钙和可生物降解的聚合物球体，向水与醇的混合溶剂中加入所述羟基磷灰石钙、所述可生物降解的聚合物球体以及聚乙二醇，混合，使得所述羟基磷灰石钙包覆于所述可生物降解的聚合物球体的表面，制得核壳结构羟基磷灰石钙微球；

18、s2、制备凝胶载体，向所述凝胶载体中加入步骤s1制得的核壳结构羟基磷灰石钙微球，混匀即可。

19、在一种可选的实施方式中，在步骤s1的混合体系中，聚乙二醇的质量百分含量为4％～5％。

20、在一种可选的实施方式中，步骤s1中所述混合的时间为2h～4h。

21、在一种可选的实施方式中，所述可生物降解的聚合物球体与所述羟基磷灰石钙的质量比为1：0.1～0.3。

22、在一种可选的实施方式中，所述羟基磷灰石钙的制备方法包括：向水和乙醇的混合溶剂中加入柠檬酸、钙源和磷源，调节体系ph值为9～11发生反应，所得沉淀即为羟基磷灰石钙。

23、在一种可选的实施方式中，所述可生物降解的聚合物球体的制备方法包括：分别配制稳定剂水溶液和聚合物溶液，将所述聚合物溶液加入至处于不断搅拌中的所述稳定剂水溶液中，继续搅拌第一时间，而后将混合体系加热以挥发出溶剂，得到聚合物球体。

24、在一种可选的实施方式中，所述凝胶载体的制备方法包括：将增稠剂分至少3次加入至保湿剂中，混合，得到第一混合物；将凝胶基质与溶剂混合，得到第二混合物；将所述第一混合物加入至所述第二混合物中，混合，得到第三混合物；向所述第三混合物中加入麻醉剂，混合，得到第四混合物，即为凝胶载体。

25、在一种可选的实施方式中，在羟基磷灰石钙的制备体系中，柠檬酸的质量百分含量为2％～3％，柠檬酸可维持体系的稳定性，减少氧化钙等杂质的形成，有利于形成均匀且分散性好的羟基磷灰石钙。

26、在一种可选的实施方式中，所述混合溶剂中，水和乙醇的体积比为3：1-2，在水和乙醇的混合溶剂中柠檬酸、钙源和磷源更容易溶解。

27、和/或，所述钙源和所述磷源的质量比为5～10：3～4。

28、在一种可选的实施方式中，所述钙源为硝酸钙、氯化钙中的至少一种。

29、在一种可选的实施方式中，所述磷源为磷酸氢二铵、磷酸钠、磷酸氢二钠中的至少一种。

30、在一种可选的实施方式中，所述稳定剂水溶液中稳定剂的质量百分含量为0.7％～5％。

31、在一种可选的实施方式中，所述稳定剂为聚乙烯醇、聚丙烯酸中的至少一种；优选为聚乙烯醇，由于聚乙烯醇水分子具有亲水、亲油结构，因此在聚合物粒子表面吸附形成保护膜、降低界面张力并增加体系(介质)的粘度。因此，聚乙烯醇水溶液用来作为乳液聚合过程中的稳定剂，协同聚合物提高乳液聚合体系的稳定性。通过调节聚乙烯醇水溶液的质量百分含量控制微球的粒径，进一步控制粒径分布的均匀度以及成球效果。制备过程中使用不同有机溶剂和聚合物都可以制备出微球；溶剂的选择会影响聚合物微球的原料含量，以及后续的溶剂残留问题；聚合物的选择会影响微球表面形态及粒径大小；本发明在制备聚乳酸微球时，以聚乳酸为聚合物，三氯甲烷为溶剂，得到的微球结构好，包封率高。

32、在一种可选的实施方式中，所述聚合物溶液中聚合物的质量百分含量为8％～15％。

33、在一种可选的实施方式中，所述聚合物为聚乳酸、聚左旋乳酸、聚己内酯中的至少一种。

34、在一种可选的实施方式中，所述聚合物溶液的溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷中的至少一种。

35、在一种可选的实施方式中，所述第一时间为1h～3h。

36、在一种可选的实施方式中，所述凝胶基质与所述溶剂、所述增稠剂、所述保湿剂、所述麻醉剂的质量比为0～3：30～99.5：0.5～5：0～60：0～1。

37、在一种可选的实施方式中，所述核壳结构羟基磷灰石钙微球与所述凝胶载体的体积比为1～5：6～9。

38、在一种可选的实施方式中，在制备所述第一混合物时，搅拌温度保持20℃～65℃，搅拌时间为5min～60min。

39、在一种可选的实施方式中，在制备所述第二混合物时，搅拌温度保持20℃～65℃，搅拌时间为0.5h～4h。

40、在一种可选的实施方式中，在制备所述第三混合物时，搅拌温度保持20℃～65℃，搅拌时间为3min～30min。

41、在一种可选的实施方式中，在制备所述第四混合物时，搅拌温度保持20℃～65℃，搅拌时间为10min～30min。

42、在一种可选的实施方式中，步骤s2中所述混合为，搅拌温度保持20℃～65℃，搅拌时间为5min～40min。

43、在一种可选的实施方式中，所述溶剂为注射用水、pbs缓冲液、葡萄糖、氯化钠水溶液中的至少一种。

44、在一种可选的实施方式中，所述凝胶基质为透明质酸钠、卡波姆、海藻酸盐、胶原蛋白、壳聚糖中的至少一种；所述透明质酸钠包括分子量为30w～100w的低分子量透明质酸钠、分子量为120w～180w的中分子量透明质酸钠和分子量为200w～250w的高分子量透明质酸钠，所述低分子量透明质酸钠与所述中分子量透明质酸钠、所述高分子量透明质酸钠的质量比为0.5～3：0.5～5：1～10。

45、在一种可选的实施方式中，所述增稠剂为明胶、可溶性淀粉、纤维素衍生物中的至少一种；所述纤维素衍生物包括羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素、氧化纤维素中的至少一种。

46、在一种可选的实施方式中，所述保湿剂为甘油、丙二醇、丁二醇、山梨醇中的至少一种。

47、在一种可选的实施方式中，所述麻醉剂为盐酸利多卡因、盐酸丁卡因、盐酸罗哌卡因中的至少一种。

48、第三方面，本发明提供了上述含有核壳结构微球的复合凝胶在软组织填充中的应用。

49、与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：

50、1.本发明提供的含有核壳结构羟基磷灰石钙微球的复合凝胶，所述复合凝胶包括凝胶载体以及分散于所述凝胶载体中的微球，所述微球包括核心和包覆于所述核心外部的壳层，所述核心为可生物降解的聚合物，所述壳层为羟基磷灰石钙。本发明将羟基磷灰石钙包裹在可生物降解的聚合物微球外侧，植入后作为壳层的羟基磷灰石钙先与人体组织接触而降解为钙离子、磷酸根离子的形式，仅刺激胶原蛋白产生，实现组织重塑；此时逐渐暴露出的聚合物微球也被代谢降解，不会变成无法降解也无法取出的硬块，并且根据羟基磷灰石钙壳层的降解速度可以控制高分子聚合物微球的暴露速度，使其达到长期丰盈的填充效果，不用多次重复注射；由于可生物降解聚合物的耐热性较差，高温灭菌时易变形，有了羟基磷灰石钙壳层的保护，微球便不会软化变形，有利于降低注射时的摩擦力，而且还能够配合较细规格的注射针挤出，减轻注射疼痛感，更好控制注射力度及注射量；选择合适的凝胶载体，不仅在灭菌前后均能保持适宜的粘弹性以此维持微球的悬浮状态，使得复合凝胶在使用前灌装为预灌封状态，使用时直接进行注射，更加有利于临床使用，从而有效提高临床使用的效率，而且还能确保复合凝胶可以稳定地存放在常温环境中，不需要特殊储存和运输。

51、本发明的凝胶具有适宜的粘弹性，可以使微球均匀地悬浮，注射到人体后，微球还是均匀地分散在凝胶中，使微球不容易聚集结块；在凝胶载体被降解吸收后，作为壳层的羟基磷灰石钙也被降解暴露出核心的聚乳酸微球，以此减少了固体组织的形成；

52、本发明在聚合物外部形成壳层致密的壳层，可以减少可生物降解的聚合物的团聚，得到表面光滑好注射，不容易结块微球；

53、对于微球尺寸的控制主要考虑微球在体内的迁移和可注射性，本发明核壳结构羟基磷灰石钙微球的粒径为15μm～150μm，微球悬浮在凝胶载体中预灌封在注射器中，注射时使用的针头越细越能减轻注射痛苦，当微球小于15μm时，微球容易团聚，且植入体内后容易被细胞吞噬通过淋巴系统排除，难以起到作用；当微球大于尺寸150μm时，微球尺寸过大则不能通过注射针头，容易发生针头堵塞。

54、2.本发明提供的含有核壳结构羟基磷灰石钙微球的复合凝胶，本发明采用粘附性强的羧甲基纤维素钠，使得凝胶注射后与组织较好的吻合；加入保湿剂，可以发挥润滑特性，降低注射时的摩擦力，能够配合较细规格的注射针挤出，更好控制注射力度及注射量，减轻注射疼痛感；加入增稠剂，解决了组织填充材料粘附性差的缺点，使其注射到组织后有很强的位置稳定性，不会游走移位；本发明的凝胶在常温下制备，因此可以稳定的存放在常温环境中，不需要特殊储存和运输；另外，本发明制备的凝胶在使用前灌装为预灌封状态，使用时直接进行注射，更加有利于临床使用，从而有效提高临床使用的效率。

55、3.本发明提供的含有核壳结构羟基磷灰石钙微球的复合凝胶的制备方法，向水与醇的混合溶剂中加入羟基磷灰石钙、可生物降解的聚合物球体以及聚乙二醇，混合，使得所述羟基磷灰石钙包覆于所述可生物降解的聚合物球体的表面，制得核壳结构羟基磷灰石钙微球；向凝胶载体中加入上述制得的核壳结构羟基磷灰石钙微球，混匀即可。本发明采用溶胶-凝胶聚合法将羟基磷灰石钙均匀包覆在可生物降解的聚合物上，且表面较为均匀光滑，均匀地分散在载体凝胶中用于软组织填充；

56、羟基磷灰石钙在聚乙二醇的作用下均匀逐层沉积，形成完全包裹并致密的微球；聚乙二醇可以解决羟基磷灰石钙制备过程中的团聚问题，对羟基磷灰石钙进行表面修饰，维持其形状。