[发明专利]一种海藻酸钠/明胶可注射双网络水凝胶及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于水凝胶材料及其制备和应用领域，特别涉及一种海藻酸钠/明胶可注射双网络水凝胶及其制备和应用。

背景技术

组织、器官的损伤、功能障碍或丧失是人类面临的主要健康危害之一，也是引起人类疾病和死亡的最主要原因，组织工程的出现为这一世界性难题带来了新的解决方案。作为一门新兴的跨学科领域，组织工程涉及细胞生物学、分子生物学、材料科学、临床医学、生物工程等诸多学科，通过将细胞生物学和材料学相结合，在体外或体内构建组织或器官，最终从根本上解决组织和器官的缺失等问题。

水凝胶是一种依靠物理或化学交联作用形成的高度含水的高分子网络，自从1960年由Wichterle等人首次利用水凝胶作为隐形眼镜后，水凝胶被广泛研究应用于生物医学领域。特别是近十年来随着组织工程的研究受到越来越多的关注，水凝胶由于其高度含水、物理性质类似于细胞外基质(ECM)的特性,被作为支持细胞生长的三维组织工程支架而广泛研究。

随着人们生活水平的提高，对医疗手段的无痛、无疤、操作简易的要求越来越高，因此可注射水凝胶作为一种新型的快速治疗手段，能实现无痛无创手术，更是受到越来越多的重视并逐渐为人们青睐，成为未来生物医用材料应用发展的重要方向之一。

光聚合作为一种新型的聚合方式在组织工程中也有广泛应用，和传统的聚合方法相比优点很多：可在室温或生理条件下进行，固化速度快(从不到一秒钟到几分钟)；反应放出的热量少；反应条件温和，不会对细胞和组织造成损伤；通过光聚合可使聚合物前体水溶液原位形成水凝胶，故而可用来制备可注射水凝胶。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种海藻酸钠/明胶可注射双网络水凝胶及其制备和应用，本发明的海藻酸钠/明胶可注射双网络水凝胶可用于组织工程，该水凝胶的原材料选用海藻酸钠和明胶，价格低廉，生物相容性好，可被生物体吸收降解；制备方法简单，实施条件温和，该水凝胶生物相容性好，机械性能优。

本发明的一种海藻酸钠/明胶可注射双网络水凝胶，所述水凝胶原料包括：酯化的醛基海藻酸钠和氨基化明胶，其中酯化的醛基海藻酸钠和氨基化明胶的质量比为0.75～1.5:1。

本发明的一种海藻酸钠/明胶可注射双网络水凝胶的制备方法，包括：

将酯化醛基海藻酸钠水溶液与氨基化明胶的水溶液混合，在37℃下交联5-15min后，再进行紫外照射交联，即得海藻酸钠/明胶可注射双网络水凝胶。

所述酯化醛基海藻酸钠水溶液与氨基化明胶的水溶液按体积比为1:1混合。

所述酯化醛基海藻酸钠水溶液与氨基化明胶的水溶液混合为：两种溶液由两个注射器同时注射到同一针头中混合。

所述酯化醛基海藻酸钠水溶液的质量体积百分比浓度为20％-30％；氨基化明胶水溶液的质量体积百分比浓度为20％。

所述酯化醛基海藻酸钠的制备具体为：(1)室温避光条件下，将高碘酸钠水溶液加入到海藻酸钠的水溶液中，反应4～6h，透析，冷冻干燥，得到醛基化海藻酸钠；其中高碘酸钠与海藻酸钠的摩尔比例为0.88～1：1；(2)在醛基化海藻酸钠的乙磺酸Mes缓冲液中，加入碳化二亚胺和羟基琥珀酰亚胺，室温下避光活化30-45min，随后加入甲基丙烯酸-2-氨基乙基酯盐酸盐，室温避光条件下反应过夜，透析，冷冻干燥，得到酯化醛基海藻酸钠；其中醛基化海藻酸钠上的羧基、碳化二亚胺、羟基琥珀酰亚胺和甲基丙烯酸-2-氨基乙基酯的摩尔比为3：3：1：1.5。

所述步骤(1)中海藻酸钠为中粘度580mpa.s海藻酸钠，重均分子量约为144万，G嵌段比例为40％。

所述步骤(2)中透析：透析袋截留分子量为14000Da，透析的时间为2～3天。

所述步骤(2)中冷冻干燥为先在-80℃冷冻6h，然后放入真空冷冻干燥机中进行冻干。

所述氨基化明胶的制备方法包括：将乙二胺加入到明胶水溶液中，调节pH至5.0，加入水溶性碳二亚胺EDC，37℃反应4～6h，透析，冷冻干燥，得到氨基化明胶；其中明胶与乙二胺的摩尔比为1：1；明胶与水溶性碳化二亚胺摩尔比为1：2。

所述明胶为牛明胶，冻力强度为150～180g，黏度3.5～4.3，重均分子量约为3.7万。

上述氨基化明胶的制备方法中的透析为：透析袋截留分子量为3500Da，透析的时间为2～3天；冷冻干燥为先在-80℃冷冻6h，然后放入真空冷冻干燥机中进行冻干。

紫外照射交联中采用的紫外发生器为波长365nm，功率5mw/cm²的紫外灯，紫外照射交联10～15min。