[发明专利]一种明胶水凝胶及其制备方法和应用在审
申请号: | 201710552351.7 | 申请日: | 2017-07-07 |
公开(公告)号: | CN107236135A | 公开(公告)日: | 2017-10-10 |
发明(设计)人: | 王毅虎;郭燕川 | 申请(专利权)人: | 中国科学院理化技术研究所 |
主分类号: | C08J3/075 | 分类号: | C08J3/075;C08L89/06;C08L71/02;C08J3/24;A61L31/14;A61L31/04;A61L31/06;A61L27/56;A61L27/52;A61L27/26;A61L27/22;A61L27/18;A61L27/50 |
代理公司: | 北京正理专利代理有限公司11257 | 代理人: | 赵晓丹 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 明胶 凝胶 及其 制备 方法 应用 | ||
技术领域
本发明涉及组织工程技术领域。更具体地,涉及一种明胶水凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
明胶是一种胶原经过水解得到的天然大分子,其蛋白结构决定了其具有良好的生物相容性和生物可降解性,与胶原相比没有免疫原性,可加工性强,并且保留了胶原具有的细胞粘附肽以及蛋白酶降解位点。因此明胶水凝胶以及明胶基复合水凝胶被广泛应用于组织工程。
用于组织工程的明胶水凝胶即能以细胞/载体复合物的形式注入到机体内,并在原位固化达到修复缺损的目的,也可以在体外固化直接植入体内,并且可以在水凝胶中添加不同的药物,达到特定的缓释效果。
通常有两种方式制备明胶水凝胶,一种是利用明胶本身的溶胶凝胶转化的特性,明胶溶液在低温下通过氢键作用形成物理交联水凝胶;另一种是明胶通过化学交联的方法形成共价交联的水凝胶。这两种方法都存在各自的缺点:首先,纯明胶水凝胶力学性能差,在体温下易溶于水不能维持其凝胶状态,限制了其应用范围;其次,化学交联的水凝胶常采用的交联剂有甲醛、戊二醛、EDC和京尼平等,醛类有较强的毒性,EDC和京尼平价格昂贵都限制了其应用。
因此,需要提供一种安全性高、力学强度和降解性能可控以及生产成本低的明胶水凝胶。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种明胶水凝胶。
本发明的另一个目的在于提供一种明胶水凝胶的制备方法。
本发明的另一个目的在于提供一种明胶水凝胶的应用。
为达到上述第一个目的,本发明采用下述技术方案:
一种明胶水凝胶,为水分子填充的多孔三网络结构,其中第一网络为改性明胶之间的交联网络,第二网络为聚乙二醇双丙烯酸酯之间的交联网络,第三网络为改性明胶与聚乙二醇双丙烯酸酯之间的交联网络。本发明的明胶水凝胶由这三个网络互相穿插构成,提高了水凝胶的稳定性,并且不同网络的降解速度不同,避免单一网络的快速降解,对维持水凝胶物理形态更加有利。
本发明的明胶水凝胶中改性明胶和聚乙二醇双丙烯酸酯相互配合,联合作用,不仅克服了传统化学交联所用交联剂毒性较大的问题,产品更加安全,而且增加了明胶水凝胶中不饱和双键的量,使明胶水凝胶中交联点增加,提高了水凝胶的交联程度,并且还可以通过调节改性明胶的修饰度以及聚乙二醇双丙烯酸酯的量,实现力学强度和降解性能的可控调节。
优选地,按重量份数计,所述明胶水凝胶包括:改性明胶1~30份,聚乙二醇双丙烯酸酯1~40份,水20~80份。
优选地,所述改性明胶为侧链氨基被修饰后带有不饱和双键的明胶。本发明采用带有不饱和双键的改性明胶,能够被紫外光引发交联反应。
优选地,所述改性明胶可为甲基丙烯酰胺基明胶。本发明中甲基丙烯酰胺基在明胶分子链引入不饱和双键的同时自身空间位阻较小,利于分子之间的光交联反应。
优选地,所述改性明胶的甲基丙烯酰胺基修饰度为50~100%。在本发明的某些具体实施方式中,所述改性明胶的甲基丙烯酰胺基修饰度可为,例如:50~75%、50~88%、75~100%、75~88%、88~100%等。本发明中改性明胶的修饰度在所述范围内,得到的明胶水凝胶交联程度更高,三维结构更紧实。更优选为75~88%,在更优选范围内,得到的结果更优。
优选地,所述改性明胶采用常规方法制备,更优选地,制备方法如下:首先将明胶置冷水中溶胀30分钟,然后在50℃搅拌溶解,得到质量体积比为5%-30%的明胶溶液。然后在明胶溶液中加入甲基丙烯酸酐,在50℃搅拌反应3小时,通过控制加入量和反应时间调整明胶的修饰度。反应后将液体装入8-14kD的透析袋中,置于50℃去离子水中搅拌5天,每4小时更换一次去离子水,最后将液体冷冻干燥后得到甲基丙烯酰胺基明胶。
优选地,所述聚乙二醇双丙烯酸酯的分子量小于2000;在本发明的某些具体实施方式中,所述聚乙二醇双丙烯酸酯的分子量可为,例如:分子量≤575、575≤分子量<2000、575≤分子量≤1800、575≤分子量≤700、分子量≤700、700≤分子量<2000、700≤分子量≤1800、分子量≤1800、1800≤分子量<2000等。本发明在反应体系中引入低分子量的聚乙二醇双丙烯酸酯,其在体系中有更高的自由度,并且为双功能单体,增加了体系中的不饱和双键的量,使体系中交联点增加,提高的水凝胶的交联程度,实现了交联度、力学性能和降解性能的可控调节。
为达到上述第二个目的,本发明采用下述技术方案:
一种上述明胶水凝胶的制备方法,包括如下步骤:
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