[发明专利]一种可光交联水凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可光交联水凝胶及其制备方法，所述水凝胶的基材包括角蛋白，所述角蛋白中含有多个自由巯基。制备方法包括：将角蛋白溶于缓冲溶液中，然后加入光引发剂，充分溶解后置于紫外灯下照射，形成可光交联水凝胶。本发明的水凝胶材料成胶时间短，力学强度高，并可用于体内注射成胶，在生物医学、组织工程及药物输送等方面具有广阔的应用价值。

技术领域

本发明属于水凝胶领域，特别涉及一种可光交联水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种能够在水中发生溶胀并能保持大量水分而又不会溶解的亲水交联三维聚合物网络材料。水凝胶吸水性能优越，且具有较好的对外界环境的应答性、贮存稳定性、强度及柔软性，展现出良好的生物相容性，在生物医学、组织工程及药物输送等方面具有很高的应用价值。

水凝胶的交联方式通常有化学交联、物理交联、高能辐射交联、光交联等。光交联方法可在常温、常压下数分钟内快速成型，且反应条件温和，过程容易控制，特别适合用于制备生物医用材料，尤其是可注射型水凝胶材料。

角蛋白是一种广泛存在于动物皮肤及皮肤附属物，如毛发、蹄、壳、爪、角、鳞片等的主要结构蛋白，水溶性低。从一级结构上看，角蛋白富含半胱氨酸残基和大量二硫键。以羊毛角蛋白为例，其半胱氨酸含量约占所有氨基酸总量的10-30％，并通过二硫键的形式构成稳定的空间立体网状结构。此外，大量研究表明，角蛋白是一种生物相容性好且不被机体免疫排斥的优质生物材料。最为突出的是，经过对羊毛等来源的角蛋白进行氨基酸序列测定发现，其含有类细胞外基质的Arg-Gly-Asp(RGD)三肽序列，表现出良好的细胞粘附行为。目前，角蛋白已被研究用于创伤敷料、人造骨以及神经修复等方面，且有部分产品被应用于临床。

近几年已有研究报道角蛋白水凝胶的制备方法。这些方法有的成胶时间长，需10几个小时或几天时间；有的方法所得的角蛋白水凝胶力学强度低；有的方法需要借助有毒的化学交联剂，如戊二醛等，才能形成三维交联网络结构。这些问题都在一定程度上制约了角蛋白水凝胶的深层次应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可光交联水凝胶及其制备方法，该水凝胶成胶时间短，力学强度高，并可用于体内注射成胶，在生物医学、组织工程及药物输送等方面具有广阔的应用价值。

本发明的一种可光交联水凝胶，所述水凝胶的基材包括角蛋白，所述角蛋白中含有多个自由巯基。

所述角蛋白来源于人发、羊毛、家禽羽毛、牛角或指甲等含有角蛋白的材料。

所述基材为角蛋白或与其它无机或有机材料组成的复合物。

本发明的一种可光交联水凝胶的制备方法，包括：

将角蛋白按质量浓度5-20％溶于缓冲溶液中，然后加入占角蛋白质量5-20％的光引发剂，50℃-60℃充分溶解后置于紫外灯下照射，形成可光交联水凝胶。

所述光引发剂为Irgacure2959。

另外加入占角蛋白质量0.5-3％的还原剂，促使角蛋白中固有的二硫键断裂形成新的自由巯基，达到缩短成胶时间和提高凝胶力学强度的效果。

所述还原剂为半胱氨酸、二硫苏糖醇、谷胱甘肽、硫醇或焦亚硫酸钠，或者具有还原性的角蛋白或肽，或者其它具有还原性的蛋白质或肽等能够引发二硫键断裂并形成自由巯基的物质。

本发明成胶过程无需借助任何化学交联剂，充分利用角蛋白自身丰富的自由巯基在紫外照射下形成新的二硫键交联网络结构。

本发明成胶时间短，力学强度高，生物相容性好，并适用于体内注射成胶，是一种良好的可注射型生物医用水凝胶材料。

有益效果