[发明专利]一种可注射高耐压高强度抗冻京尼平交联明胶水凝胶及其制备方法

说明书

本发明属于水凝胶材料制备技术领域，具体涉及一种可注射高耐压高强度抗冻京尼平交联明胶水凝胶的制备方法。首先溶解明胶，得到明胶水溶液；再用乙醇溶解京尼平，一边逐滴加入明胶溶液，一边搅拌混合均匀，静置，得到京尼平明胶水凝胶，浸泡甘油溶液后得到甘油‑京尼平明胶水凝胶。本发明提供制备的京尼平交联明胶水凝胶具有高强度、抗冻性、长期稳定性，并且具有优秀的抗疲劳和耐压性能。添加了甘油的水凝胶在长期贮存下可以保持其原有的性质，在低温下可保持高柔韧性，具有优秀的抗冻性能和长期稳定性能。同时，可根据不同交联程度实现对京尼平明胶水凝胶力学性能进行调控，制备的水凝胶具有可注射性，有望广泛应用于生物医用材料等领域。

技术领域

本发明属于水凝胶材料制备技术领域，具体涉及一种可注射高耐压高强度抗冻京尼平交联明胶水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是一类内部含有大量水的三维聚合物网络材料，主要应用于食品、医学、材料等领域，且在药物传输、组织工程支架、人工关节软骨、柔性器件等方面有着广泛的应用前景。明胶作为一种常见的水凝胶材料，是胶原经酸、碱或酶水解得到的产物，其原料价格低廉，且形成的明胶水凝胶具有良好的生物相容性、生物可降解性和环境友好性。

目前高强度水凝胶制备及性能研究仍是一大热点。然而，纯明胶形成的水凝胶内部仅仅靠基于氢键的三股螺旋结构、疏水相互作用、微结晶域等物理相互作用形成三维网络结构，导致传统的明胶水凝胶机械性能弱，容易发生永久性破坏，且易受环境（如pH、温度等）影响，很难实现多种功能的应用。已有研究通过改进方法都不同程度提高了明胶基水凝胶的力学性能，但强度达到MPa以上的天然大分子明胶水凝胶的研究还不多，具有很大的研究空间。且大部分明胶复合水凝胶在大的压缩应变下，容易断裂，抗疲劳性差。通过引入交联剂（常见的交联剂有醛类，如戊二醛），形成化学交联，具有细胞毒性，存在安全性和潜在风险，不适合用于生物医学等领域。

为了解决上述问题，京尼平作为一种天然的生物交联剂，被用于水凝胶中。它是由栀子苷经β-葡萄糖苷酶水解后的产物，可以与蛋白质、胶原、明胶和壳聚糖等交联制作生物材料。京尼平不仅具有低细胞毒性，还有抗炎抗菌、治疗胃炎等医用价值。将京尼平和明胶结合形成水凝胶，可大大提高水凝胶的力学性能同时保证安全性。用于目前探索开发多功能性胶水凝胶，特别是抗冻性、长期稳定性等性能有助于探索食品、生物医药等领域的应用，具有广阔的发展前景。

基于以上需求，本发明提供了一种可注射高耐压高强度抗冻京尼平交联明胶水凝胶及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备可注射高耐压高强度抗冻京尼平交联明胶水凝胶的制备方法。本发明提供制备的京尼平交联明胶水凝胶具有高强度、耐压性、抗疲劳性、抗冻性、长期稳定性。其中0.5GP25GEL含水量为73.5％，交联度为75.97%，在97%的应变下，压缩断裂应力为10.95MPa，具有高断裂强度；0.1GP25GEL和0.1GP25GEL（1：2）在压缩应变为85%下，可承受3000次压缩加载-卸载循环，具有优秀的抗疲劳和耐压性能。

为了达到上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种可注射高耐压高强度抗冻京尼平交联明胶水凝胶的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）京尼平溶液的配制：用乙醇溶液溶解京尼平，振荡器振荡溶解，配制成京尼平溶液；

（2）明胶溶液的配制：将明胶溶于去离子水中，加热搅拌溶解，配制成明胶溶液；

（3）用针筒吸取京尼平溶液，一边逐滴（每秒1滴）加入明胶溶液中，一边加热搅拌混合溶液5-20min，超声除气泡，室温静置24h，得到京尼平明胶水凝胶；

（4）配制甘油溶液，将得到的京尼平明胶水凝胶浸泡在甘油溶液中；

（5）取出浸泡的水凝胶，用去离子水冲洗，得到甘油-京尼平明胶水凝胶。