[发明专利]一种用于软骨细胞三维培养的透明质酸超分子水凝胶及其制备与应用

说明书

本发明属于再生医学材料的技术领域，公开了一种用于软骨细胞三维培养的透明质酸超分子水凝胶及其制备与应用。所述方法：以水为反应介质，将甲基丙烯酸酐改性的透明质酸、双键功能化的脲基嘧啶酮功能单体与2‑(2‑甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯在引发体系作用下共聚反应，后续处理，得到透明质酸超分子水凝胶。所述水凝胶用于软骨组织工程领域，用于软骨细胞三维培养以及制备软骨修复材料。本发明的水凝胶具有溶胶‑凝胶转变和自修复性能，低温下的溶胶易实现软骨细胞的均匀分散，输送至软骨损伤部位后即能发生相变形成凝胶进而实现软骨细胞的原位固定；水凝胶动态三维微环境的形成有利于软骨细胞功能的维持以及软骨特征基质的分泌。

技术领域

本发明涉及再生医学材料的技术领域，具体涉及一种用于软骨细胞三维培养的透明质酸超分子水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

由急性创伤、劳损或疾病等导致的关节软骨损伤是骨科常见的一种关节疾病。关节软骨损伤后若不及时处理，软骨基质的降解容易导致骨性关节炎，最终只能接受关节置换，严重的甚至会导致终身残疾。与骨组织的巨大再生潜能不同，关节软骨由于缺乏血管、神经及淋巴网络结构，软骨损伤后再生能力很弱。因此，在再生医学领域，软骨缺损修复一直是研究的热点。自体软骨细胞移植术(ACI)作为治疗关节软骨缺损的金标准，已得到学者的公认，但存在细胞外漏、软骨细胞功能丢失、手术失败率高等问题，限制了该项技术在临床上的广泛应用。

基于细胞、生长因子以及支架材料的组织工程学的发展为修复软骨缺损开辟了新的途径。在组织工程中，支架材料起到细胞外基质的作用，对于维持软骨细胞功能至关重要。水凝胶具有类似于细胞外基质的三维网状结构，有利于氧气、营养物质及代谢产物的扩散与交换，可为包埋于其中的细胞提供适宜的三维生长微环境。此外，水凝胶可在一定条件下保持流动状态，而在外部刺激下形成具有一定形状的凝胶态，可以利用这种智能性来制备注射型水凝胶支架，发挥其在修复形状复杂的软骨缺损治疗方面的优势。然而，传统化学交联水凝胶需要添加交联剂或引发剂，形成的是静态的交联网络，往往比较脆，在体内动态力学环境下其力学生物相容性差，最重要的，研究表明静态弹性网络的形成会限制软骨细胞增殖及软骨基质的分泌。

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温敏自愈合的透明质酸超分子水凝胶及其制备方法。所述透明质酸超分子凝胶为具有快速溶胶-凝胶转变、自修复性能好、易实现软骨细胞的原位固定以及软骨细胞功能维持的透明质酸超分子水凝胶。

本发明的再一目的在于提供上述温敏自愈合的透明质酸超分子水凝胶的应用。本发明的透明质酸超分子水凝胶用于组织工程领域，作为组织工程的支架，特别是软骨修复的三维支架，用作软骨细胞培养。本发明的透明质酸超分子凝胶用于制备组织工程软骨修复材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种温敏自愈合的透明质酸超分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：

以水为反应介质，将甲基丙烯酸酐改性的透明质酸(HAMA)、双键功能化的脲基嘧啶酮(UPy)功能单体(UPyMA)与2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(DEGMA)在引发体系作用下共聚反应，后续处理，得到透明质酸超分子水凝胶。所述后续处理为纯化，冻干，溶解。

所述甲基丙烯酸酐改性的透明质酸(HAMA)的结构式为：其中n0且n为整数。

所述双键功能化的脲基嘧啶酮(UPy)功能单体(UPyMA)的结构式为：

所述2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(DEGMA)的结构式为：

所述甲基丙烯酸酐改性的透明质酸(HAMA)的制备方法，包括以下步骤：