[发明专利]一种纳米复合多孔水凝胶及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种纳米复合多孔水凝胶及其制备与应用，涉及生物医用材料技术领域。所述水凝胶的制备是先合成多巴胺改性明胶，然后以甲基丙烯酸改性明胶作为乳液稳定剂，水为连续相，将功能聚合物多巴胺改性明胶、硅酸盐纳米粘土和光引发剂高速搅拌溶于连续相中，得到稳定的水包空气复合水凝胶乳液，再通过紫外光引发聚合制得具有良好机械性能、生物相容性和凝血性能的三维网状多孔结构的新型纳米复合多孔水凝胶。水凝胶中各组分间的多重动态物理/化学交联赋予水凝胶良好机械性能和自愈合性能。该水凝胶对组织良好的粘附性能和凝血性能，可用于出血伤口的快速密封与凝血止血，从而促进组织修复，有望应用于生物医药及组织工程等领域。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种纳米复合多孔水凝胶及其制备与应用。

背景技术

致命的出血可能危及生命，开发新型高效止血材料对挽救患者生命健康具有重大意义。虽然目前已开发了多种凝血止血材料，但这些材料功能相对单一，往往不具备良好动态力学性能和快速凝血止血等特性，对于复杂创面的止血和修复效果不显著。此外，大多材料的凝血机制单一，通过吸附或密封凝血止血，缺乏固有的凝血特性。因此，开发安全高效、良好动态力学性能、粘附性好，以及能够快速凝血止血的新型止血材料具有重要意义。

多孔粘性水凝胶止血材料由于具有连通的多级孔结构，能够快速吸收血液中的水分，富集血小板、血细胞、凝血因子等血液组分，从而达到快速凝血止血的作用。此外，由于其良好的组织粘附性，能够对出血伤口快速密封止血，极大促进组织的愈合与修复。

目前常用的制备多孔水凝胶的方法有致孔剂法、冻干法、乳液模板法、相分离法等，但利用以上方法制备得到的多孔结构孔径分布不均匀，难以调控孔径大小，而且有一定生物毒性。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种纳米复合多孔水凝胶的制备方法。本发明以甲基丙烯酸酐改性明胶为稳定剂作为乳液模板，添加纳米粘土和粘附组分多巴胺改性明胶，通过组分间的氢键、静电作用和光交联的多重物理/化学交联形成的一种兼具良好动态力学性能、生物相容性、组织粘附性和凝血性能的纳米复合多孔水凝胶凝血材料。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的纳米复合多孔水凝胶。

本发明的另一目的在于提供上述纳米复合多孔水凝胶的应用。本发明的纳米复合多孔水凝胶可用于在外科手术、野外意外受伤中伤口的出血控制和促进受损的组织愈合。

为实现以上目的，本发明采用了以下技术方案：

一种纳米复合多孔水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备多巴胺改性明胶(GelDA)：将明胶在酸性溶液中完全溶解(淡黄色澄清液体)，加入羧基活化剂，进行羧基活化；在避光无氧条件下，将盐酸多巴胺(DA)在酸性溶液中溶解，然后加入到明胶溶液中，进行反应；终止反应，纯化产物，冷冻干燥，得到多巴胺改性明胶；

S2：制备纳米复合多孔水凝胶：将步骤S1中制备得到的多巴胺改性明胶，以及甲基丙烯酸酐改性明胶(GelMA)、硅酸盐纳米黏土(Laponite，Lap)和引发剂在水中混匀，得到预聚液；将预聚液强烈搅拌，得到水凝胶乳液；引发乳液聚合，得到纳米复合多孔水凝胶。

进一步地，步骤S1中所述的明胶在溶液中的质量分数为1～10wt％。

进一步地，步骤S1中所述的明胶溶解温度为40～60℃。

进一步地，步骤S1中所述的羧基活化剂为EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)/NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)或DMTMM(4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐)，当使用EDC/NHS活化羧基，明胶上羧基、EDC、NHS的摩尔比为1～3:3:3，当使用DMTMM活化羧基，明胶上羧基、DMTMM的摩尔比为1～3:1～3。