[发明专利]一种改性明胶在水包空气乳液中的应用、多孔凝胶及其制备

说明书

本发明属于医用高分子材料的技术领域，公开了一种改性明胶在水包空气乳液中的应用、多孔凝胶及其制备。所述改性明胶在乳液中的应用，用作稳定乳液的表面活性剂；改性明胶为甲基丙烯酸酐改性明胶；乳液为水包空气乳液。所述水包空气乳液，主要由甲基丙烯酸酐改性明胶与水通过高速均质得到；还包括无机粒子、光引发剂。所述多孔凝胶通过以下方法得到：1)甲基丙烯酸酐改性明胶、光引发剂与无机粒子在水中高速均质，得到乳液；2)将乳液光照交联，获得多孔凝胶。本发明利用甲基丙烯酸酐改性明胶作为表面活性剂，能形成稳定水包空气乳液，在制备多孔凝胶时，未加入化学交联剂，环保，安全；所制备的多孔凝胶具有较好的力学性能，生物相容性好。

技术领域

本发明属于生物医用高分子材料技术领域，具体涉及一种改性明胶在水包空气乳液中的应用，用作稳定乳液的表面活性剂，并利用乳液制备的多孔水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶用作药物输送、细胞包裹和组织工程支架，可有效模拟天然细胞外基质(ECM)。然而，若是包裹于密实水凝胶中，细胞的粘附及扩增将受限于空间，从而影响细胞生长及组织再生。近年来，多孔水凝胶用作细胞输送载体及三维培养备受关注。在水凝胶中引入多孔结构，不仅可以改善水凝胶的渗透性，还可以快速传导营养和氧气，为细胞生长和ECM沉积创造空间。

目前，乳液模板、冷冻干燥、盐粒模板和3D打印等方法已运用于水凝胶造孔来制造大孔水凝胶。这些方法中，乳液模板具有独特优势，可为水凝胶制备孔洞相互连通的开孔结构，非常有利于营养交换及细胞迁移生长。乳液模板分为水包油型和油包水型，当内相体积高于74％，可获得高内相乳液(HIPEs)。单体或水凝胶前体和交联剂通常溶解在连续水相中，与有机溶剂乳化后，通过水相聚合或固化可获得多孔凝胶。

为调控该类水凝胶的孔径和孔隙率，表面活性剂极为关键。乳液模板可以通过大分子表面活性剂或胶体粒子稳定，比如合成聚合物、蛋白质，无机氧化物颗粒、氧化石墨烯(GO)、纤维素纳米晶体、微凝胶等。然而，目前报道的乳液模板法制备的多孔水凝胶都涉及使用有机溶剂，用作分散相，需多步纯化步骤去除有机溶剂，以减小细胞毒性。此外，大部分表面活性剂不可降解，一定程度影响所制备的多孔凝胶的生物应用。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种改性明胶在水包空气乳液中的应用。本发明通过对明胶的化学接枝改性，并将其用作水包空气乳液的表面活性剂，使得水包空气乳液具有较好的稳定性。

本发明的另一目的在于提供一种多孔水凝胶及其制备方法。本发明的多孔水凝胶是利用上述水包空气乳液制备得到。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种改性明胶在乳液中的应用，用作稳定乳液的表面活性剂；所述改性明胶为甲基丙烯酸酐改性明胶。

甲基丙烯酸酐改性明胶(GelMA)的接枝率为50％～85％。

甲基丙烯酸酐改性明胶是由甲基丙烯酸酐对明胶进行改性得到。

甲基丙烯酸酐改性明胶具体通过以下方法制备得到：

(S1)采用PBS溶液将明胶溶解，获得明胶溶液；(S2)向明胶溶液中缓慢加入甲基丙烯酸酐，反应，后续处理，获得甲基丙烯酸酐改性明胶。

所述明胶与甲基丙烯酸酐的用量比为(2～10)g：(5～20)mL。所述明胶与PBS溶液的用量比为(2～10)g：(20～100)mL。

所述甲基丙烯酸酐以滴加的方式加入，滴加的速度为1-3mL/min；所述反应的温度为40～60℃，反应的时间为4～10h。反应结束后，用PBS稀释反应以终止反应。所述后续处理是指将反应后的溶液进行透析，离心，取上层液，冷冻干燥。透析的透析袋为透析袋(8-14KDa)，用水进行透析。离心的转速为3000～6000rpm。

所述乳液为水包空气乳液。