一种三维网络仿生水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于生物医用材料技术领域，公开了一种三维网络仿生水凝胶及其制备方法和应用。该仿生水凝胶以Alg、GelMA或/和HAMA为链状支架，通过交联剂和金属离子交联而成，该水凝胶具有良好的机械性能可调性、强组织粘附性和快速成胶的特性。该制备方法，制备NB改性的Alg；将Alg

【技术实现步骤摘要】
一种三维网络仿生水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物医用材料
，具体涉及一种三维网络仿生水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水凝胶可以保持受损组织表面间的潮湿环境、允许气体交换、作为微器官的屏障、清除多余的渗出物、具有良好的生物相容性，能够促进伤口的快速愈合，并易于去除而不造成创伤。因此，在生物医药、组织工程和临床应用获得越来越多的关注。近年来，天然高分子聚合物被广泛应用于制备生物可降解的仿生水凝胶。天然高分子，如胶原、蛋白质(如明胶)、透明质酸(HA)、海藻酸、肝素和硫酸软骨素等，在生物信号和细胞粘附过程中扮演重要角色，可以被细胞降解和重建。然而，这些材料缺乏足够的机械性能、可调结构和降解性，可能会导致潜在的免疫原性反应，从而影响其作为生物材料的应用。
[0003]为了开发兼具良好机械性能和生物活性的智能水凝胶，策略之一是通过接枝修饰功能基团和大分子的方式能够实现聚合物之间的交联。例如，利用氨基甲基丙烯酸甲酯修饰透明质酸和甲基丙烯酸甲氧基修饰聚乙二醇得到混合水凝胶，具有快速止血和创伤修复的功能。当不同的聚合物形成相互贯穿的网络结构后，其机械性能大幅度提升。相比于可逆的分子纠缠或物理键连接的聚合物，通过不可逆的共价键交联的水凝胶拥有更强的机械性能，此外，通过共价键使水凝胶于组织结合的方式可以大幅度提升水凝胶
‑
组织的粘附性。因此，开发具有良好生物相容性、强组织粘附性和良好机械性能的水凝胶，并将其应用于组织再生领域是当前研究的热点和难点。
专利技术内容
[0004]为了解决目前的水凝胶的机械强度较弱的问题，本专利技术提供了一种三维网络仿生水凝胶。
[0005]本专利技术的另一目的是提供一种三维网络仿生水凝胶的制备方法。
[0006]本专利技术的又一目的是提供一种三维网络仿生水凝胶在皮肤创伤修复、止血和软骨缺损修复方面的应用。
[0007]本专利技术提供了一种三维网络仿生水凝胶，所述仿生水凝胶以海藻酸钠Alg、甲基丙烯酸化明胶GelMA或/和甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA为链状支架，通过交联剂和金属离子交联而成。
[0008]其中“以海藻酸钠Alg、甲基丙烯酸化明胶GelMA或/和甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA为链状支架”至少包括三层意思，分别是：以海藻酸钠Alg和甲基丙烯酸化明胶GelMA为链状支架；以海藻酸钠Alg和甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA为链状支架；以海藻酸钠Alg、甲基丙烯酸化明胶GelMA和甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA为链状支架。
[0009]其中，甲基丙烯酸化明胶GelMA能够通过购买得到，具体为通过甲基丙烯酸酐(MA)接枝明胶Gel，以得到甲基丙烯酸化明胶GelMA，所以能够通过控制MA化率来调控GelMA分子
链上
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NH2的含量，另外，MA为紫外光响应基团，所以GelMA在光引发剂诱导下能够发生缩聚反应成胶。
[0010]甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA能够通过购买得到，，具体为通过甲基丙烯酸酐(MA)接枝透明质酸HA，以得到甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA，所以能够通过控制MA化率可以调控HAMA分子链上
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NH2的含量，另外，MA为紫外光响应基团，所以HAMA在光引发剂诱导下能够发生缩聚反应成胶。
[0011]对本专利技术的三维网络仿生水凝胶的进一步改进之处在于，所述交联剂包含氨基
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NH2和功能基，所述交联剂的氨基
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NH2能够与海藻酸钠Alg中的羧基
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COOH进行酰胺反应使所述交联剂接枝到所述海藻酸钠Alg上，所述功能基在光照刺激下能够生成羰基
‑
C＝O，进而能够与GelMA上的氨基和/或HAMA上的氨基进行席夫碱反应，使海藻酸钠Alg与GelMA和/或HAMA交联。
[0012]对本专利技术的三维网络仿生水凝胶的进一步改进之处在于，所述交联剂为N
‑
(2
‑
胺乙基)
‑4‑
(4
‑
(羟甲基)
‑2‑
甲氧基
‑5‑
硝基苯氧基)丁酸甲酯NB。
[0013]根据链状支架的不同，在具体实施例中，三维网络仿生水凝胶至少包括以下三种：
[0014]第一种：一种三维网络仿生水凝胶，该仿生水凝胶以海藻酸钠Alg、甲基丙烯酸化明胶GelMA为链状支架，通过N
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(2
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胺乙基)
‑4‑
(4
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(羟甲基)
‑2‑
甲氧基
‑5‑
硝基苯氧基)丁酸甲酯NB将海藻酸钠Alg和甲基丙烯酸化明胶GelMA进行交联形成二维网络仿生水凝胶，再通过金属钙离子使海藻酸钠Alg发生内部交联将二维网络仿生水凝胶转变成三维网络仿生水凝胶。
[0015]第二种：一种三维网络仿生水凝胶，该仿生水凝胶以海藻酸钠Alg、甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA为链状支架，通过N
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(2
‑
胺乙基)
‑4‑
(4
‑
(羟甲基)
‑2‑
甲氧基
‑5‑
硝基苯氧基)丁酸甲酯NB将海藻酸钠Alg和甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA进行交联形成二维网络仿生水凝胶，再通过金属钙离子使海藻酸钠Alg发生内部交联将二维网络仿生水凝胶转变成三维网络仿生水凝胶。
[0016]第三种：一种三维网络仿生水凝胶，该仿生水凝胶以海藻酸钠Alg、甲基丙烯酸化明胶GelMA和甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA为链状支架，通过N
‑
(2
‑
胺乙基)
‑4‑
(4
‑
(羟甲基)
‑2‑
甲氧基
‑5‑
硝基苯氧基)丁酸甲酯NB将海藻酸钠Alg分别与甲基丙烯酸化明胶GelM、甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA进行交联形成二维网络仿生水凝胶，再通过金属钙离子使海藻酸钠Alg发生内部交联将二维网络仿生水凝胶转变成三维网络仿生水凝胶。
[0017]对本专利技术的三维网络仿生水凝胶的进一步改进之处在于，所述金属离子为能够溶于水的钙盐。
[0018]本专利技术还提供了一种三维网络仿生水凝胶的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0019]制备通过N
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(2
‑
胺乙基)
‑4‑
(4
‑
(羟甲基)
‑2‑
甲氧基
‑5‑
硝基苯氧基)丁酸甲酯NB改性的海藻酸钠Alg，记为Alg
‑
NB；
[0020]将Alg
‑
NB，与甲基丙烯酸化明胶GelMA或/和甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA按照一定的比例混合，并且加入光引发剂，黑暗环境下搅拌至完全溶解；紫外光照射后，得到半成品；最后将半成品浸泡于金属离子溶液中，得到三维网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维网络仿生水凝胶，其特征在于，所述仿生水凝胶以海藻酸钠Alg、甲基丙烯酸化明胶GelMA或/和甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA为链状支架，通过交联剂和金属离子交联而成。2.根据权利要求1所述的三维网络仿生水凝胶，其特征在于，所述交联剂为N
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(2
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胺乙基)
‑4‑
(4
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(羟甲基)
‑2‑
甲氧基
‑5‑
硝基苯氧基)丁酸甲酯NB。3.根据权利要求1所述的三维网络仿生水凝胶，其特征在于，所述金属离子为能够溶于水的钙盐。4.一种权利要求2所述的三维网络仿生水凝胶的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：制备通过N
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(2
‑
胺乙基)
‑4‑
(4
‑
(羟甲基)
‑2‑
甲氧基
‑5‑
硝基苯氧基)丁酸甲酯NB改性的海藻酸钠Alg，记为Alg
‑
NB；将Alg
‑
NB与甲基丙烯酸化明胶GelMA或/和甲基丙烯酸化的透明质酸HAMA按照一定的比例混合，并加入光引发剂，黑暗环境下搅拌至完全溶解；紫外光照射后，得到半成品；最后将半成品浸泡于金属离子溶液中，得到三维网络仿生水凝胶。5.根据权利要求4所述的三维网络仿生水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备通过N
‑
(2
‑
胺乙基)
‑4‑
(4
‑
(羟甲基)
‑2‑
甲氧基
‑5‑
硝基苯氧基)丁酸甲酯NB改性的海藻酸钠Alg，具体包括如下步骤：将海藻酸钠Alg溶解与pH为5～6的2
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(N
‑
吗啡)乙磺酸
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水合物缓冲溶液中，得到组分I；将N
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(2

【专利技术属性】
技术研发人员：龙小军，欧阳宏伟，王大平，段莉，李文翠，
申请(专利权)人：深圳市第二人民医院深圳市转化医学研究院，
类型：发明
国别省市：