[发明专利]一种抗生物粘附聚电解质水凝胶及制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种抗生物粘附聚电解质水凝胶及制备方法及应用。将一种或几种带有相反电荷的聚电解质高分子溶液，以电荷比为1:1均匀混合，带有相反电荷的聚电解质高分子通过物理交联或化学交联方法或两种组合的方法形成水凝胶，此时正负电达到平衡，形成的水凝胶呈电中性。本发明的提供的制备聚电解质水凝胶的方法简单，容易操作，所制备的水凝胶具有良好的抗蛋白吸附性质，含水量高，在体内不会引起炎症反应，有利于移植物与机体之间的传质。因此，能够广泛应用于生物医疗领域，如胰岛细胞包裹治疗糖尿病，用作药物释放载体，伤口敷料，组织修复支架材料等。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一类由带有相反电荷的聚电解质高分子组成的，且具有抗生物粘附性质的生物相容性水凝胶材料。本发明还涉及该水凝胶的制备方法及其在生物医疗领域的应用。

背景技术

随着生命科学和材料科学的迅猛发展，生物医用材料已成为人类同疾病对抗的有效工具之一。如植入式医疗器件(植入型传感器)能够快速便捷的及时监测各种健康数据，准确性高；组织工程支架材料能够与组织细胞结合，替换病人受损的组织或器官，为人类治疗组织损伤提供了新的选择；药物释放载体能够在病灶处靶向高效释放药剂，是人类治疗癌症提供了一种有效的措施；微囊化细胞移植技术(如胰岛细胞包封)能够有效的起到免疫隔离作用，为细胞移植技术开辟了新途径。然而，这些外源材料在与机体接触时，尤其是长时间植入体内时，往往会引起机体产生强烈的免疫排斥反应，导致材料表面被一层致密的胶原纤维囊所包裹,与目标组织隔离，最终导致植入材料失效，同时给病人带来疼痛和二次手术的风险。

研究发现，材料在移植体内后所引起的这一系列生物学反应是由于生物粘附所造成的。生物粘附是指生物大分子(蛋白质)，细胞及微生物等在生物材料表面和各种界面发生不必要的吸附。当这些外源材料植入体内时，首先发生的是大量蛋白质在材料表面的非特异性吸附，从而引起随后的一系列生物学反应，如免疫排斥反应，异物反应和纤维囊形成。因此，最大程度的减少生物医用材料的非特异性蛋白吸附，即提高的其抗生物粘附能力，是改善医用材料生物相容性的重要途径，同时也是医用材料领域的重大需求与挑战。

目前，两性离子水凝胶材料(如磷酰胆碱，羧基甜菜碱和磺酸基甜菜碱等)被认为是最有前景的抗污材料之一。两性离子材料能够有效的抑制生物大分子(蛋白质)，细胞粘附，且具有良好的组织相容性。其抗污机理主要有以下两点：(1)两性离子通过静电作用实现高度水合，从而在分子表面形成的水化层极大的阻碍了生物大分子(如蛋白质)以及细菌、细胞的黏附；(2)由于两性离子分子在同一单体单元上同时带有一个正电荷和一个负电荷，所以其表观呈电中性，而生物大分子、细菌、以及细胞等往往带有正或负电，因此它们之间静电作用极弱，导致这些带电物质不能稳定的附着在水凝胶表面。综上所述，受到两性离子的独特结构和优异性能的启发，进一步开发更加简单易行的方法，制备具有抗生物粘附能力的聚电解质水凝胶并有望可以广泛的应用于生物医用领域。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种高效便捷的抗生物粘附聚电解质水凝胶的制备方法及应用。本发明的抗生物粘附聚电解质水凝胶，具有抗蛋白，细胞、细菌、血液粘附性质，且移植体内后能够有效的削弱体内免疫排斥反应，抑制纤维囊形成，可用于细胞微囊化技术、或者用作伤口敷料材料或者用作组织工程修复材料；另外，本方法方法操作简单，条件温和，不需要复杂的化学合成过程，是一种理想的制备抗生物粘附水凝胶的方法。

本发明的第一目的是提供一种制备具有抗生物粘附性质的聚电解质水凝胶，具有抗蛋白，细胞，细菌、血液粘附的功能，且移植到体内能够抗免疫排斥作用及抑制纤维囊形成。

本发明的第二目的是提供上述抗生物粘附聚电解质水凝胶的制备方法。

本发明的第三目的是提供上述抗生物粘附聚电解质水凝胶在生物医用方面的应用。

为了实现上述目的，本发明所制备的抗生物粘附聚电解质水凝胶的方法是通过以下技术方案来实现的：