[发明专利]打印的透明质酸支架

说明书

本发明涉及一种水凝胶，其包含有序结构元件的多孔结构，其中所述结构元件包含交联的透明质酸。本发明还涉及所述水凝胶的用途和用于制备所述水凝胶的方法。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶，其包含有序结构元件的多孔结构，其中所述结构元件包含交联的透明质酸。本发明还涉及所述水凝胶的用途和用于制备所述水凝胶的方法。

背景技术

生物相容性三维水凝胶是生物技术、生物医学、生物医学工程、再生医学、药物发现和组织工程中的高价值工具。

透明质酸(HA)是一种属于非硫酸化糖胺聚糖类别的天然且线性的碳水化合物聚合物。HA存在于大多数组织中，在其中它形成细胞外基质和组织完整性的关键部分。HA是诸如关节润滑、组织含水量和肿胀等基本过程的一部分。传统上，HA源自动物来源，例如鸡冠和牛玻璃体。随着细菌发酵方法得到开发和验证，HA本身就是一种用于制造支架的非常通用的可调的无动物的生物材料。HA溶于水并形成澄清的无色液体，其粘度取决于HA浓度和分子量。

HA容易形成具有适当交联的水凝胶，这可以通过交联剂(例如像二乙烯砜(DVS)、碳二亚胺或己二酸脱水物)实现。二乙烯砜(DVS)交联的透明质酸水凝胶作为FDA批准的III类医疗器械具有良好的临床跟踪记录。

近年来，三维(3D)水凝胶和细胞培养系统由于其在提供比2D细胞培养系统更多生理学相关信息方面的优势而在生物医学工程、再生医学、药物发现和组织工程中获得越来越多的关注。

3D水凝胶应该优先包含互连的多孔网络，以改善代谢物转运和细胞向内生长。为了产生3D水凝胶，几种方法是可用的，如浇铸、静电纺丝和热致相分离。这些方法提供了一种自下而上的方法来产生微结构化网络。然而，为了产生具有用户定义的形状、宏观结构和微观结构的3D水凝胶，增材制造方法是有利的。ISO/ASTM 52900标准将增材制造分为七类：1)VAT光聚合，2)粘合剂喷射，3)材料喷射，4)材料挤出，5)粉末床熔融，6)板材层压，7)定向能量沉积。第四类材料挤出包括熔融沉积成型方法，采用特殊的打印机或生物打印机，其能以逐层方法产生3D构建体。然而，迄今为止打印生物相容性3D水凝胶的成功受限于缺乏与打印装置相容并且具有稳健性、可挤出性、生物相容性和生物降解性的最佳平衡的生物材料。因此，获得易于处理和挤出的生物材料使得获得支架或水凝胶的所希望的几何形状同时产生具有所需稳定性和均匀性的水凝胶仍然是个挑战。

发明内容

本发明提供了一种交联的透明质酸水凝胶支架，其具有明确的均匀结构和多孔网络。所述水凝胶是生物相容的并且优选地具有3D结构。本发明还提供了用于产生所述透明质酸水凝胶的方法，所述透明质酸水凝胶易于处理，使得可以获得水凝胶的预定几何形状，同时产生具有均匀孔网络的稳定的水凝胶支架。

因此，本发明的一个方面涉及一种水凝胶，其包含有序结构元件的多孔结构，其中所述结构元件包含交联的透明质酸。

优选地，所述水凝胶包含多个层。

所述结构元件优选地形成分层结构。在一个实施方案中，所述水凝胶包含分层结构或由分层结构组成。

优选的是所述多孔结构包含互连的孔。例如，所述孔的宽度为0.05mm至5mm。优选地，所述孔的宽度为0.1mm至3mm。

在一个优选的实施方案中，所述结构元件是纤维和/或颗粒。

例如，所述纤维具有在50μm至1000μm范围内的直径。优选地，所述纤维具有在100μm至300μm范围内的直径。在一个具体的实施方案中，所述纤维的直径为约200μm。

在一个实施方案中，所述水凝胶包含多个平行纤维。在其一个优选的实施方案中，所述水凝胶在同一层内包含多个平行纤维。在一个实施方案中，所述水凝胶包含多个层，并且其中相邻层之间的纤维不平行。所述水凝胶还可以在同一层内包含多个非交叉纤维。