[发明专利]一种粘合剂型水凝胶及其制备方法和应用

说明书

一种粘合剂型水凝胶及其制备方法和应用，本发明属于水凝胶领域，它为了解决水凝胶在软骨组织工程应用过程中力学强度不够、易从组织流失的问题。本发明粘合剂型水凝胶是在杂化水凝胶的表面复合桥接聚合物，其中杂化水凝胶是在壳聚糖或壳聚糖的衍生物和聚乙二醇交联的水凝胶内杂化有无机纳米粒子，所述的桥接聚合物包括生物大分子材料和无机纳米粒子。制备方法：一、壳聚糖溶液和聚乙二醇溶液混合，得到水凝胶；二、将生物大分子材料溶液和无机纳米粒子混合，得到桥接聚合物；三、桥接聚合物粘压在水凝胶的表面。本发明所述的粘合剂型水凝胶用于制备软骨损伤修复中的支架材料，由于无机纳米粒子的加入，使其具有优异的力学性能和粘合强度。

技术领域

本发明属于水凝胶领域，特别涉及一种在湿表面具强粘性的水凝胶及其制备和应用。

背景技术

目前，由于运动不当导致的软骨损伤越来越多。另外，过度行走以及长期负重也是骨关节软骨缺损的常见诱因。关节软骨一旦损伤，自身不能修复，而且预后不佳，没有特效的治疗方法。目前，软骨组织工程的研究为软骨损伤的治疗带来了极大的希望。组织工程的三大基本要素是支架材料、种子细胞以及生长因子。目前的支架材料易从组织部位流失，严重的限制了支架材料的临床应用。因此，开发一种具备强粘性的支架材料迫在眉睫。

新近《Science》报道了一种新型的强粘合剂，该粘合剂具有桥接聚合物表面和可以耗散能量的水凝胶基质两层形成，前者用带氨基的桥接聚合物和偶联剂处理基质表面得到，并利用静电相互作用、共价键和物理相互渗透使其具有强粘附能力，后者通过滞后效应放大能量耗散(Li J,Celiz AD,Yang J,Yang Q,Wamala I,Whyte W,Seo BR,Vasilyev NV,Vlassak JJ,Suo Z,Mooney DJ.Tough adhesives for diverse wetsurfaces.Science.2017；357(6349):378.)。这两层协同作用使该粘合剂在湿润表面的粘附能达到1000J m^-2以上，明显高于现有的粘合剂，但其还存在力学强度不够、易从组织流失的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前软骨组织工程的支架材料水凝胶粘性和力学性能优化之间的矛盾，解决水凝胶在软骨组织工程应用过程中力学强度不够、易从组织流失的问题，而提供一种粘合剂型水凝胶及其制备方法和应用。

本发明粘合剂型水凝胶是在杂化水凝胶的表面复合(引入)桥接聚合物，其中杂化水凝胶是在壳聚糖或壳聚糖的衍生物和聚乙二醇交联的水凝胶内杂化有无机纳米粒子而得到的；所述的聚乙二醇是端基为醛基的聚乙二醇；所述的桥接聚合物包括生物大分子材料和无机纳米粒子；其中生物大分子材料为壳聚糖、壳聚糖的衍生物、明胶或胶原；

所述的无机纳米粒子为二氧化硅纳米粒子、羟基磷灰石纳米粒子、氧化铝纳米粒子或纳米银。

本发明粘合剂型水凝胶的制备方法按下列步骤实现：

一、将壳聚糖或壳聚糖的衍生物溶于去离子水中，得到壳聚糖溶液，将端基为醛基的聚乙二醇溶于去离子水中，再加入无机纳米粒子，得到聚乙二醇溶液，壳聚糖溶液和聚乙二醇溶液相混合，得到水凝胶；

二、将生物大分子材料溶液和无机纳米粒子混合，充分搅拌后得到桥接聚合物；

三、将桥接聚合物加入至水凝胶的表面，粘压后得到粘合剂型水凝胶；

其中所述的无机纳米粒子为二氧化硅纳米粒子、羟基磷灰石纳米粒子、氧化铝纳米粒子或纳米银；

步骤二中所述的生物大分子材料为壳聚糖、壳聚糖的衍生物、明胶或胶原。

本发明将粘合剂型水凝胶作为支架材料在软骨损伤修复中的应用。

与现有技术相比，本发明粘合剂型水凝胶及其制备方法包含以下优点和技术效果：