[发明专利]一种可注射型超分子水凝胶及其制备方法

说明书

本发明适用于水凝胶技术领域，提供了一种可注射型水凝胶及其制备方法。所述可注射型水凝胶包括β‑环糊精、明胶和偶联剂，所述β‑环糊精与所述明胶中的苯环通过疏水性作用主客体结合，所述偶联剂为含有氨基和/或环氧键的硅烷偶联剂，其中，所述明胶与所述偶联剂的含氨基或环氧键端形成共价交联，所述偶联剂的另一端自发交联形成二氧化硅网络。

技术领域

本发明属于水凝胶技术领域，尤其涉及一种可注射型超分子水凝胶及其制备方法。

背景技术

软骨缺损为骨科临床常见病，关节镜检发现约60％关节有软骨缺损。如不及时治疗，60％-75％的病变可进行性发展为骨性关节炎，严重影响患者的运动功能，甚至终结其职业生涯。由于关节软骨没有血管神经支配，其再生能力非常有限。因此，在生物材料及医学领域，软骨缺损修复一直是研究的热点。迄今为止，软骨缺损修复仍未得到有效解决。自体软骨细胞移植术作为治疗关节软骨缺损的金标准，已得到学者的公认，但存在种子细胞来源有限及二次手术等问题，限制了该项技术在临床的广泛应用。

组织工程学的发展为修复软骨缺损开辟了新的途径。水凝胶由于其保水性极高、细胞亲和性强等独特性质，广泛应用在软骨组织工程领域。目前临床应用的组织工程支架如I型胶原凝胶、透明质酸凝胶、纤维蛋白凝胶等，存在如力学性能不佳、自修复性能差、不可注射或不易固定而从缺损部位流失等缺陷，限制了水凝胶的进一步发展。最近，有研究者利用藻朊酸盐和聚丙烯酰胺研发出一种高弹性和高韧性的水凝胶(Sun JY,Nature,2012.489:133-6)、利用带 UV固化系统的3D打印机打印出的维增强水凝胶(Bakarich SE,Applied Materials&Interfaces,2014.6(18):15998-6006)，上述水凝胶均显示较好的性能，然而由于其不具备可注射性，导致其用于临床时需体外预成型，这在临床上应用将无法避免外科手术给病人带来的额外创伤。因此，研制一种可注射水凝胶解决上述缺陷成为近年来医学和生物材料学领域的一项重要课题。常见的可注射原位成形水凝胶包括透明质酸、海藻酸盐、壳聚糖、聚异丙基丙烯酰胺基水凝胶等。然而，可注射性水凝胶由于受其材质所限，其力学性能往往不能满足临床需求。因此，寻找出一种新的水凝胶合成工艺，使高性能与可注射性同时体现在一种水凝胶上是目前组织工程水凝胶研究的热点。

无机—有机杂化材料的出现则为解决这一难题提供了新思路。一些可注射性水凝胶通过分子杂化形式引入无机成分，在纳米级复合构建无机—有机杂化水凝胶，有望获得力学性能与降解性能均达到临床需要的可注射性组织工程水凝胶支架。目前，国内外对无机—有机杂化生物材料进行了一些的研究，其中，国内研究均对各自的材料进行了热力学稳定性、耐压性能、形态结构等常用性能指标表征，并尝试运用红外光谱FTIR检测其无机和有机成分是否进行共价交联。但是由于FTIR技术的局限性，其结果无法直接证明该杂化反应的发生，而且材料只制备成二维结构，研究尚处于探索性的初步阶段。而国外研究大多只是预测他们所制备杂化物的分子结构，且仅使用FTIR检测其共价键类型，这并不能验证杂化物的无机—有机杂化机理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能优、降解性能好、自修复性能佳、易固定、避免体内流失的可注射型水凝胶，旨在解决现有技术存在的问题。

本发明的另一目的在于提供一种可注射型水凝胶的制备方法。

本发明是这样实现的，一种可注射型水凝胶，包括β-环糊精、明胶和偶联剂，所述β-环糊精与所述明胶中的苯环通过疏水性作用主客体结合，所述偶联剂为含有氨基和/或环氧键的硅烷偶联剂，其中，所述明胶与所述偶联剂的含氨基或环氧键端形成共价交联，所述偶联剂的另一端自发交联形成二氧化硅网络。

以及，一种可注射型水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

提供明胶的酸性溶液；

在所述明胶的酸性溶液中添加偶联剂进行第一交联反应，得到明胶/偶联剂溶液，其中，所述偶联剂为含有氨基和/或环氧键的硅烷偶联剂；