[发明专利]一种仿细胞外基质可注射的原位水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种制备水凝胶的原料盒，它包括以下原料：巯基化明胶、巯基化多糖、聚乙二醇双丙烯酸酯和溶剂。使用本发明的原料盒，可以根据需要，选择不同巯基化明胶和巯基化多糖的比例，制备得到多种不同降解性能和/或释放特性的水凝胶，能够适用于不同目的、不同组织的修复，避免了重新筛选原料的麻烦，简便易行，节约了时间和人力，降低了成本，具有很好的经济价值，非常适合产业上的应用。

技术领域

本发明涉及一种仿细胞外基质可注射的原位水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

一直以来，人类都在探索机体组织的修复与再生。近年来，随着生物材料、组织工程以及干细胞技术的发展，组织修复与再生领域的研究也不断取得突破。目前的研究主要集中在两个方面：一是给予药物治疗如生长因子来诱导内源性细胞在病患部位进行组织重建；另一种是通过植入细胞使其在病患部位发挥治疗作用。在这两种策略中，载体材料的设计和开发无疑扮演了越来越重要的角色。

首先，载体材料的降解应该与组织生长相匹配。其次，用于药物传递的载体还必须具有可控释放药物的性能(Vítor E.Santo,Manuela E.Gomes,F.Mano et al.TissueEngineering Part B 2013,19,308-326)；而作为细胞传递的载体则应具有控制细胞命运的作用(MP Lutolf,PM Gilbert,HM Blau.Nature 2009,462,433-441；J Thiele，Y Ma,SBruekers et al.Adv.Mater 2014,26,125-148)。

使用原位水凝胶作为药物或细胞传递载体具有明显的优势，既可以直接注射到植入部位，也可以将细胞在体外培养一段时间后再植入体内。因此，开发这种原位水凝胶载体受到了越来越多的关注。已报道的各种原位水凝胶的凝胶机理包括：紫外光引发的自由基聚合；Michael加成反应；酶交联以及热引发的物理交联等。紫外光引发的自由基聚合是报道最多的一种，通过在分子链上引入双键后，引发剂在紫外光照射下而发生交联。但是由于紫外光的使用，以及紫外光穿透性有限等原因，使其在临床上的应用受到了限制。而Michael加成反应可以在生理条件下进行，不需要引发剂和其它引发条件，反应通过巯基和双键而发生交联。

中国专利CN101864178A公开了一种用于药物缓释和细胞培养的可注射蛋白/多肽原位水凝胶，但该水凝胶是由带有可交联的酚羟基基团的天然或合成蛋白质/多肽、辣根过氧化物酶和过氧化氢组成，在生理条件下快速形成化学交联水凝胶，该方法所制备的水凝胶不具有可控降解、可控释放和/或调控细胞行为的功能，并且采用过氧化氢交联会对细胞产生氧化毒性。

中国专利CN102718991A公开了一种利用聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)的双键与巯基化天然聚合物上的巯基发生Michael加成反应，同时以聚乙二醇与聚己内酯(PEG-PCL-PEG)的三嵌段共聚物的纳米粒子为增强剂而形成的水凝胶，中国专利CN103665397A公开了一种水凝胶及其制备方法，采用高分子量的聚乙二醇和透明质酸为原料，使水凝胶具有较强的伸缩性和一定的力学强度，两者均采用Michael加成反应来制备原位水凝胶，但是制备的水凝胶都不具有可控降解、可控释放和/或调控细胞行为的功能。中国专利CN103467755A公开了一种药物缓释水凝胶及其制备方法与用途，采用高压静电液滴法制备单分散含药物的海藻酸钙微球，将载药海藻酸钙微球置入水凝胶网状结构中，该方法的步骤复杂，且也不具有可控降解、可控释放和/或调控细胞行为的功能。

为了提高治疗效果，不同的活性成分，不同的症状或部位，往往需要不同的释放速率。例如，对于成骨生长因子骨形态发生蛋白来说，要实现骨再生的作用就要求水凝胶能逐步缓慢释放骨形态发生蛋白，防止爆释现象的发生；而对于血管内皮生长因子来说，要实现促血管再生却要求水凝胶能在初始阶段快速释放生长因子。