[发明专利]明胶/羧甲基壳聚糖/POSS光交联水凝胶及制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种明胶/羧甲基壳聚糖/POSS光交联水凝胶及制备方法，属于生物凝胶材料技术领域。

背景技术

水凝胶的结构和细胞外基质（ECM）相似，能够为组织细胞及组织生长提供适宜的条件，并可通过原位注射等方法来实现组织修复，因此是用于组织修复和再生的一类非常重要的材料。在制备水凝胶的不同方法中，光交联因聚合的空间和时间可控、在室温或生理温度下快速反应、产生热量少及原位形成等优点而被广泛应用，尤其对不规则损伤组织，能使植入组织与周围组织环境接触良好。通过光交联将软骨细胞分散在聚氧乙烯(PEO)溶液中制备水凝胶，两周后培养液中糖胺聚糖含量和胶原II含量都有明显提高（Elisseeff J, McIntosh W, Anseth K, Riley S, Ragan P, Langer R. Photoencapsulation of chondrocytes in poly(ethylene oxide)-based semi-interpenetrating networks [J]. John Wiley & Sons, Inc. J Biomed Mater Res 2000, 51: 164–171）。

胶原广泛存在于各种组织中，具有良好的生物相容性和生物降解性，但有相关文献报道胶原在某些情况存在一定的抗原性。明胶是胶原的水解物，可保留胶原特性。通过光交联制备的明胶水凝胶，使软骨细胞生长良好（Hu XH, Ma L, Wang CC, Gao CY. Gelatin hydrogel prepared by photo-initiated polymerization and loaded with TGF-β1 for cartilage tissue engineering [J]. Macromol. Biosci. 2009, 9: 1194–1201）。壳聚糖是一种具有优良生物相容性、低毒性、生物可降解性的天然多糖，与ECM中的糖胺聚糖结构相似，但壳聚糖只能溶于酸性环境，因此近年来，水溶性壳聚糖衍生物得到了广泛的应用。

有相关研究已经制备上述明胶或水溶性壳聚糖水凝胶修复软骨组织，但力学性能均未能完全满足软骨组织要求。多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）是一种新型的有机/无机杂化材料，集有机和无机材料的优异性能于一身，能使材料的力学性能和热性能有极大的改善。通过把含甲基丙烯键侧链的POSS接枝到聚富马酸丙二醇酯链中，在光照作用下，使POSS侧链作为交联点形成网状结构，加入POSS使其拉伸模量由1701±51 MPa提高到1975±86 MPa，力学性能有明显的改善（Wang K, Cai L, Wang SF, Methacryl-polyhedral oligomeric silsesquioxane as a crosslinker for expediting photo-crosslinking of poly(propylene fumarate): Material properties and bone cell behavior [J]. Polymer 2011, 52: 2827-2839）。因此在体系中引入POSS是一种提高材料力学性能的较佳途径。

    目前有相关文献报道通过光交联这种简便的方法制备明胶或羧甲基壳聚糖单组份水凝胶 ，但通过光交联制备同时含有明胶和壳聚糖的水凝胶报道较少，而这种含有多种成份的水凝胶能够更好地模拟天然组织胶原/多糖成分。同时，在体系中引入含八个乙烯基的POSS（OV-POSS），既可显著提高凝胶的力学性能，也可改善凝胶的亲/疏水性，抑制活性因子的突释，在修复骨和软骨方面有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种明胶/羧甲基壳聚糖/POSS光交联水凝胶及制备方法。所述凝胶具有良好的生物相容性和力学性能，其制备过程简单。