[发明专利]一种可注射水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种可注射水凝胶及其制备方法和应用，所述可注射水凝胶以明胶和单宁酸为原料，通过转谷氨酰胺酶的催化发生化学交联获得。该可注射水凝胶中明胶分子链之间以酰胺键作用形成网络结构，单宁酸的多酚羟基和明胶链上的氨基之间具有氢键作用，单宁酸的多酚羟基在碱性条件下能够自发络合，最终赋予可注射水凝胶优异的粘附性能，实现材料和组织之间的粘固，促进材料性能的发挥，同时提高材料的可注射性，缩短成胶时间，易于临床操作，并且改善机械性能。该水凝胶材料能够实现对缺损组织的粘附和高效保留，适用于各种不规则形状的缺损填充，可高效促进材料性能的发挥，实现对缺损组织的修复。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种可注射水凝胶及其制备方法和应用，尤其涉及一种粘附性能和机械性能优秀的可注射水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

水凝胶是一类具有三维网状结构、高含水量的材料，其与细胞外基质结构类似，可模拟微环境促进细胞组织的生长。近年来，天然高分子来源的可注射水凝胶由于良好的生物相容性和生物可降解性在生物组织工程中更具有吸引力。可注射水凝胶实现流动性的生物材料在任意形状缺损处的原位固化，通过在缺损中填充粘附进一步发挥其特定作用。因此可注射水凝胶易于临床操作，同时可作为药物及基因载体，实现微创疗法。

例如CN111171339A公开了一种可注射水凝胶前驱液的制备方法、制备得到可注射水凝胶，以及可注射水凝胶的使用方法。其制备方法是以PEG2000氰乙酸酯和水溶性聚醛为原料，是通过PEG2000氰乙酸酯所提供的活性亚甲基与水溶性聚醛所提供的醛基在PBS催化下，通过Knoevenagel反应原位形成可注射水凝胶，具有优异的生物相容性和生物可降解性，可作为3D细胞培养的载体材料。

例如CN111961225A公开了一种自组装可注射水凝胶及其制备方法和应用，所述自组装可注射水凝胶以甲基丙烯酸羟乙酯HEMA和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DMAEMA的共聚物为基体，以聚谷氨酸PGA修饰的钙磷盐纳米颗粒PGA-CaP NPs为填充相，是原位纳米钙磷盐调控的自组装可注射水凝胶。其可注射性、力学性质、细胞行为以及生物相容性可通过PGA、钙盐和磷盐含量进行调控和优化。利用微创注射的方法，能够成功将这种水凝胶植入到骨缺损部位，加快了骨修复过程，缩短骨缺损愈合时间。

目前大多数可注射水凝胶的关注点在于易于注射、成胶时间可控等特性，良好的生物相容性、生物降解性以及适宜的机械性能也是可注射水凝胶的研究重点。此外，可注射水凝胶应具有一定的粘附性，可以确保在机体缺损处的固定，避免因机体运动导致材料的滑落而影响作用的发挥。但是目前对于如何兼顾可注射水凝胶和机体之间的粘附性能以及机械性能方面的研究较少。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可注射水凝胶及其制备方法和应用，尤其提供一种粘附性能和机械性能优秀的可注射水凝胶及其制备方法和应用

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种可注射水凝胶，所述可注射水凝胶以明胶和单宁酸为原料，通过转谷氨酰胺酶的催化发生化学交联获得。

本发明所涉及的可注射水凝胶以明胶为原料，通过转谷氨酰胺酶的催化发生化学交联，使得明胶分子链之间以酰胺键作用形成网络结构，单宁酸的加入进一步促进了这种网络结构的形成，一方面，单宁酸的多酚羟基和明胶链上的氨基之间具有氢键作用，另一方面，单宁酸的多酚羟基在碱性条件下能够自发络合。最终赋予可注射水凝胶优异的粘附性能，实现材料和组织之间的粘固，促进材料性能的发挥；同时提高材料的可注射性，缩短成胶时间，可在30s-5min之内迅速固化，易于临床操作；并且改善机械性能；该可注射水凝胶材料具有可控的三维网状结构，其孔洞更加致密、均匀，可广泛应用于细胞、药物和生长因子释放载体；进一步地，可通过调节明胶、单宁酸、转谷氨酰胺酶的比例来控制最终水凝胶的成胶时间、粘附性、力学强度、降解性等。该水凝胶材料能够实现对缺损组织的粘附和高效保留，适用于各种不规则形状的缺损填充，可高效促进材料性能的发挥，实现对缺损组织的修复。