[发明专利]一种水凝胶、水凝胶的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：制备水溶液：将水与辅料混合形成水溶液；制备悬浊液：将碱土金属盐与所述水溶液混合形成悬浊液，并使30‑50％的碱土金属盐溶解于所述水溶液中；制备水凝胶：将所述悬浊液与海藻酸盐水溶液均匀混合形成水凝胶。本发明还涉及一种用该制备方法制备的水凝胶及其应用方法。

技术领域

本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种适用于生物体植入的水凝胶、该水凝胶的制备方法及其应用。

背景技术

水凝胶是一种被水充分稀释的交联体系，具有三维网络交联的高分子结构，其含有大量的亲水基团，可将水填充在其内，使得水凝胶整体力学性能与软组织相似。从而使得水凝胶兼具固体和液体两方面的性质，具有应答外部环境而改变自身形状的特性。水凝胶在作为组织工程材料时具有如下优点：(1)水凝胶内部含有大量的水，有效维持组织微环境平衡；(2)生物相容性良好，组织刺激性较低；(3)可原位凝胶化或通过注射填充任意形状的空腔。以上特点使水凝胶在生物医学，如生物支架、细胞培养、药物控释、生物传感器等领域具有广阔的应用前景。

根据合成材料的不同，水凝胶分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶，其中，天然高分子由于具有更好的生物相容性、对环境更好的敏感性及更丰富的来源从而应用较为广泛。海藻酸是一种重要的天然高分子，是海洋生物天然产生的聚合物，具有在生理学相关温度下发展和固化形成凝胶的独特能力，并具有良好的生物相容性和无免疫原性，不引起人体异体排斥反应和过敏反应，因此可用来制备天然高分子水凝胶。通常，海藻酸由β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古洛糖醛酸(G)两种单体构成，可转化为海藻酸盐的形式应用。当一个二价碱土金属离子和来自两条不同海藻酸盐聚合物链各自的一个G基团的负电荷形成离子键，两条聚合物发生交联，许多条聚合物间发生这样的多重交联，从而总体形成交联网络，同时这些网络的链含有大量亲水集团，便形成了水凝胶。

用于生物医学中组织工程的可注射植入材料必须具备的特性为：结构均匀、无毒、良好的生物相容性、适当的生物降解度、可注射性、合适的粘度、固化迅速并且条件温和，保证注射后留在需填充的位置，过程中应不放热或者放热较少避免损害周围组织，适宜的机械强度以抵抗原位压力，可用常规方法灭菌等。在现有技术中，当海藻酸盐溶液和具有高溶解度的碱土金属盐溶液胶凝时，体系会立刻发生交联，在接触面产生一层高强度凝胶，形成大量微球、胶囊、纤维状水凝胶，其内部储能模量并不均匀。因此，当要求水凝胶通过较长导管并从30G以下针头向外注射时，此类凝胶中储能模量较大的部分会堵塞针头，使短时间内推送压力迅速增长，不利于水凝胶的注射和植入。

此外，在外科手术或实验时，存在现场制备水凝胶的需求，以便将水凝胶注射至在生物体，例如人体的心肌。现场制备的水凝胶可避免交叉污染等一系列问题。但是，目前的水凝胶在现场制备时，所需时间长，容易耽搁手术或实验时间。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可快速制备的、且利于水凝胶的注射和植入的水凝胶、该水凝胶的制备方法及其应用方法。

为实现上述目的，本发明在第一方面提供了一种快速制备水凝胶的方法，其包括如下步骤：

将水与辅料混合形成水溶液；

将碱土金属盐与所述水溶液混合形成悬浊液，并使30％-50％的碱土金属盐溶解于所述水溶液中；

将所述悬浊液与海藻酸盐水溶液均匀混合形成水凝胶；

其中，海藻酸盐与碱土金属盐为不同种盐。

进一步地，所述碱土金属盐的粒径大于300微米。

进一步地，所述碱土金属盐与所述水溶液的混合时间小于等于1小时。

进一步地，所述碱土金属盐为含有镁、钙、锶、钡的碱土金属盐，所述碱土金属盐的形式为硫酸盐、柠檬酸盐、葡萄糖酸盐、乳酸盐、碳酸盐、磷酸盐、海藻酸盐中的至少一种。