[发明专利]一种PVA超分子水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种PVA超分子水凝胶及其制备方法与应用。所述制备方法包括如下步骤(1)或(2)：分别制备聚乙烯醇水溶液、4‑羧基苯硼酸水溶液或4‑羧基苯硼酸盐水溶液，按照下述步骤(1)或(2)即得到PVA超分子水凝胶：(1)将聚乙烯醇水溶液与4‑羧基苯硼酸水溶液和/或4‑羧基苯硼酸盐水溶液混合，经凝胶化成型即得；(2)聚乙烯醇水溶液和4‑羧基苯硼酸水溶液和/或4‑羧基苯硼酸盐水溶液经单独或混合后注入混合注射装置，经注射成型即得。本发明PVA超分子水凝胶可作为注射材料。本发明PVA超分子水凝胶可用于药物包封与输送、组织工程或组织修复中，所述组织修复优选软骨组织的修复。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶及其制备方法与应用，具体涉及一种PVA超分子水凝胶其制备方法与应用。

背景技术

水凝胶是一种以水为分散介质的三维网络交联结构的高分子材料，与人体组织相似的高含水量高分子材料，通过改性可以得到良好的组织相容性、可降解性以及较低的细胞毒性，这些特性使其在药物输送和组织修复中拥有广泛的应用。

在生物医学工程中，水凝胶可以作为组织修复材料，对受损伤的皮肤、血管、软骨等组织进行修复，起到支架和载体的作用。由于组织破损的形状往往并不规则，因此人们对具有可注射能力的原位凝胶化体系提出需求[Balakrishnan,B.；Jayakrishnan,A.,Self-cross-linking biopolymers as injectable in situ forming biodegradablescaffolds[J].Biomacromolecules 2014,15,4495-4508.]。可注射水凝胶不仅可以对不规则形状的受损部位完整填充，而且以注射形式植入的方法也将给患者带来较小的创伤[Wang,H,；Heilshorn,S.C.,Adaptable hydrogel networks with reversible linkagesfor tissue engineering[J].Advanced Materials 2015,27,3717-3736]。可注射水凝胶的制备一般是预先制备出含有凝胶材料或者其他辅料的水溶液，注射进入体内后，材料间发生物理或化学相互作用导致交联，这些相互作用包括疏水作用、离子间相互作用，原位化学反应如迈克尔加成、席夫反应、氧化还原反应等。不过对于生物医学应用，上述凝胶化过程需在温和的条件下进行，其pH、温度、离子强度等物理条件应在生理环境条件范围内[Li,Y,；He,C.；Wu,Y,；Chen,X.,Synergistic therapeutic efforts of Schiff’s basecross-linked injectable hydrogels for local co-delivery of metformin and 5-fluorouracil in a mouse colon carcinoma model[J].Biomaterials 2016,75,148-162.]。原位凝胶化能够使水凝胶三维包封不同类型生物活性物质，如药物、蛋白等，并使之缓慢释放或控制释放。此外，水凝胶还可三维包载细胞，作为组织工程支架使用。

水凝胶应用于组织工程领域的主要问题之一是其模量和强度与一些生物组织(如骨、软骨组织)相比还有较大差距，因而研发高力学性能且具良好生物相容性的水凝胶材料是当前本领域的重要工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有可注射能力的模量可调的PVA(聚乙烯醇)超分子水凝胶及其制备方法，基于本发明PVA超分子水凝胶的可注射性和模量可调特性，其适用于可对药物、生物活性分子和细胞进行装载和输送，可用于药物输送与组织工程领域。

本发明所提供的PVA超分子水凝胶，其化学组成包含聚乙烯醇(PVA)、4-羧基苯硼酸和/或4-羧基苯硼酸盐和含多价阳离子的无机或有机盐，由4-羧基苯硼酸/盐在水介质中与聚乙烯醇间形成苯硼酸酯键、与多价阳离子间形成配合物和/或静电相互作用进行交联。

本发明所提供的PVA超分子水凝胶的制备方法，包括如下步骤：