[发明专利]一种可注射水凝胶的制备方法

说明书

本发明涉及一种可注射水凝胶的制备方法，属于生物医学工程领域。将钙盐交联剂溶解于去离子水中，得到交联剂溶液；将聚乙烯醇溶解到交联剂溶液中，冷冻后取出，得到第一水凝胶；或者将细菌纤维素加入到交联剂溶液中，细菌纤维素吸涨所述交联剂溶液，得到第一水凝胶；将藻酸盐加入到生理盐水中，得到藻酸盐溶液；将第一水凝胶贴于所述藻酸盐溶液上，第一水凝胶中的交联剂使藻酸盐交联，取下所述第一水凝胶，即得到可注射水凝胶。本发明解决了手术或意外过程中组织缺损时，迅速封闭伤口的问题。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，更具体地，涉及一种可注射水凝胶的制备方法。

背景技术

高分子水凝胶是理想的载体和细胞外基质。其中，可注射水凝胶因其使用过程中的低损害性和形状可塑性，作为植入材料受到了广泛关注。医生在切除手术过程中，常常会切除各类组织，这些切除的组织形态不规则，并且往往伴随出血或组织塌陷，如何在手术的过程中适时的封闭伤口并且随时观察是急需解决的问题，同时，在大面积切除坏死组织后，如何更快的让受损组织快速修复并恢复功能也是需要解决的问题。

干细胞移植是一种很有前途的组织再生治疗方法，但其低分化和低存活率限制了其临床应用。组织工程是利用细胞、生物材料、生化和理化因素以及工程技术的组合来改进或取代生物组织。多项研究表明，这种组织工程和干细胞技术的结合增强了细胞活力、分化和移植干细胞的治疗效果。单独将干细胞移植到损伤组织中，由于移植细胞存活率低，再生活性降低，治疗效果不佳。干细胞与组织工程技术的结合，克服了干细胞治疗人类疾病的局限性，为损伤组织的再生开辟了一条新的途径。

间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)可以从各种组织中分离出来，如脂肪组织、扁桃体和骨髓。MSCs通过各种TGF-β家族成员的信号转导分子，可分化为成骨细胞、软骨细胞、成肌细胞、脂肪细胞或韧带细胞等间充质系细胞。除了分化潜能，越来越多的证据表明MSCs具有免疫调节功能和促血管生成活性，这有利于组织再生。基于MSC的临床试验已经在世界各地开展，用于各种人类疾病，包括心血管疾病、骨和软骨疾病、神经元疾病和炎症疾病。

组织修复对动物的生存至关重要。皮肤表皮特别容易受到损伤，需要迅速修复。来自不同皮肤区域的不同表皮干细胞与其他类型的细胞(包括成纤维细胞和免疫细胞)的协同作用，是确保伤口高效和和谐愈合所必需的。目前有研究表明，在皮肤缺损模型中，将人工真皮替代物用含有hMSCs与bFGF的培养基浸透后缝合在伤口处可以加速皮肤创面愈合，因为hMSCs分化为上皮细胞。但真皮替代物这种方式在伤口缝合处容易形成疤痕，且液体培养基浸润的敷料存在液体溢出等缺点。

藻酸盐(alginate)是一种从褐藻或细菌中提取的天然线性多糖，由不同比例的β-1,4-连接D-甘露糖醛酸(M)和L-古龙醛酸(G)的重复单元组成。由于其良好的生物相容性和液体吸收能力，被广泛应用于生物医学和工程领域。氯化钙因其安全性和可食用性，是藻酸钠水凝胶离子交联中最常用的交联剂。

聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)是一种可以溶于水的有机化合物，广泛用于粘合剂、乳化剂、胶水等。而医用级的聚乙烯醇是安全的高分子化合物，无毒副作用，其良好的亲水性和生物相容性，常用于伤口敷料和眼部滴眼液。

目前，有研究表明，通过两瓶喷剂，其中一瓶装有海藻酸钠的溶液，另一瓶装有氯化钙溶液，在伤口部位通过喷洒两种溶液形成水凝胶的方式来止血，但这种方式形成的水凝胶表面凹凸不平，并且会在损伤组织周围部分也喷到上述溶液，形成的水凝胶定位不够精准，且多余的氯化钙溶液需要冲洗，因为钙离子浓度过高会对神经有损伤作用，且会导致肌细胞长期处于兴奋状态，发生抽搐。还有研究表明，将hUC-MSCs和胶原混合在海藻酸钠溶液中，并将碳酸钙悬浮液混在上述溶液中，注射在小鼠皮肤伤口处，可以促进小鼠皮肤伤口的修复。但这个方法存在一个缺陷，预先将碳酸钙混在海藻酸钠-细胞混合液中，会导致反应即刻交联，对实验速度要求很高，注射这一步要快，存在边注射边交联的问题，形成的水凝胶平整度和形态可能不规则，存在与组织贴合度不均一的问题，也不适宜储存和随取随用。