[发明专利]一种天然酪蛋白多孔水凝胶材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于医用水凝胶材料制备技术领域，具体涉及一种天然酪蛋白多孔水凝胶材料及其制备方法与应用。本发明首先利用酪蛋白的自乳化特性制备水包油型高内相乳液，再利用1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺催化酪蛋白的羧基和氨基发生酰胺化反应而使连续相内的酪蛋白交联形成三维网络结构，然后经除杂制得天然酪蛋白多孔水凝胶材料，该材料具有连通孔、孔径分布为5～120μm且孔隙率大于75％。本发明制得的多孔水凝胶不仅生物相容性好、可降解，而且其孔径及孔隙率易于调控，特别适合用作生物组织工程细胞支架材料。

技术领域

本发明属于医用水凝胶材料制备技术领域，具体涉及一种天然酪蛋白多孔水凝胶材料及其制备方法与应用。

背景技术

作为一类重要的细胞支架材料，多孔水凝胶在组织工程领域应用广泛、发展潜力巨大。这不仅是因为水凝胶本身具有与生物组织中的细胞外基质相似的结构和亲水性，而且其多孔结构和孔连通性能够为细胞的生长、增殖、迁移以及组织生长所需营养物质与组织代谢物的传递提供有利的条件和环境。如何设计制备出生物相容性好、孔结构易于调控且孔连通性能优良的多孔水凝胶细胞支架材料，是目前生物医学工程领域的研究热点和重要课题。

迄今为止，用于多孔水凝胶的制备方法主要有发泡法、相分离法和盐析法，但基于这些方法制得的水凝胶的孔结构通常不易调控、且孔间连通性较差。相比之下，近年来出现的高内相乳液模板法，则可望为性能优良的多孔水凝胶支架材料的制备提供一条有效途径。一般而言，高内相乳液的内相体积分数可高达75％、甚至99％，通过交联固定这种乳液的连续相然后除去内相，便可获得高孔隙率的多孔材料；不仅如此，通过调节内相体积分数，还可有效控制所得水凝胶的孔隙率及孔径。然而，目前利用高内相乳液模板法制备多孔水凝胶支架的研究工作，尚存在以下主要问题：一是制备时大多使用丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯等聚合单体作为基本原材料，不仅导致所形成的水凝胶基质难以生物降解，而且易残留导致生物毒性；二是为形成有关高内相乳液模板，普遍添加了大量的有机表面活性剂作为稳定剂，致使所制备的多孔水凝胶材料的生物安全性降低。

发明内容

为了克服现有技术的不足与缺点，本发明的首要目的在于提供一种天然酪蛋白多孔水凝胶材料的制备方法，该方法以利用天然酪蛋白的自乳化能力制备的高内相乳液为模板，在连续相中加入EDC/NHS催化酪蛋白间的氨基和羧基的酰胺化交联反应。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的天然酪蛋白多孔水凝胶材料，该水凝胶材料生物相容性好、具有连通孔、孔结构和孔隙率可控。

本发明的再一目的在于提供上述天然酪蛋白多孔水凝胶材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种天然酪蛋白多孔水凝胶材料的制备方法，包含如下步骤：

(1)将酪蛋白水溶液作为水相与油相混合，得到O/W高内相乳液；

(2)将步骤(1)制得的O/W高内相乳液与EDC·HCl和NHS混合水溶液混合，进行酰胺化反应；然后除杂，得到酪蛋白多孔水凝胶；

步骤(1)中所述的酪蛋白水溶液，优选通过如下制备方法制备得到：

将酪蛋白加入水中，用碱溶液调pH至7.5～9.5，得到酪蛋白水溶液；所述的碱溶液优选为氢氧化钠溶液；

步骤(1)中所述的酪蛋白水溶液的质量分数优选为8.0％～12.5％；

步骤(1)中所述的水相和油相的体积比为(1:3)～(1:9)；

步骤(1)中所述的油相为正己烷、甲苯、橄榄油中的任意一种；

步骤(1)中所述的混合优选搅拌条件下混合；

所述的搅拌的速度优选为10000rpm；