[发明专利]一种超分子聚合物增强的生物可降解高强度明胶基水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种超分子聚合物增强的生物可降解高强度明胶基水凝胶及其制备方法和应用，以N‑丙烯酰基甘氨酸(ACG)和甲基丙烯酰化明胶(GelMA)为单体，通过在水中进行自由基聚合，制得超分子聚合物增强的生物可降解高强度明胶基水凝胶。本发明配方简单，制备方便，超分子聚合物增强的生物可降解高强度明胶基水凝胶兼具“高强度”与“生物可降解”性能，且可以通过调节N‑丙烯酰基甘氨酸和甲基丙烯酰化明胶的含量，对其力学性能和酶降解性能进行控制，在承载组织工程支架方面具有潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及高强度水凝胶制备技术领域，更具体地说涉及一种超分子聚合物增强的生物可降解高强度明胶基水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

为了解决传统水凝胶力学性能较差的问题，研究人员对于高强度水凝胶的构建方法进行了大量探索，并开发了一系列高强凝胶体系，如双网络水凝胶、氢键增强水凝胶、偶极-偶极相互作用增强水凝胶等。然而，大多数高强度水凝胶完全由合成高分子构成，故生物相容性较差且在生物体内不可降解，因而大大限制了高强度水凝胶在承载组织工程支架方面的应用。

通过带有双键的天然高分子与其他单体的自由基共聚反应，将稳定的物理作用引入天然高分子凝胶网络中，可以构建兼具“优良力学性能”和“优良生物性能”的天然高分子基水凝胶。然而，由于合成高分子组分不可降解，所得的水凝胶仅具有“半降解”行为，仍无法在体内的完全降解。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，通过带有双键的天然高分子与特定单体之间的自由基共聚反应，将具有一定强度且在水环境中可缓慢解离的多重氢键作用引入到化学交联的天然高分子网络中，提供了一种超分子聚合物增强的生物可降解高强度明胶基水凝胶及其制备方法和应用，以N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)单体和甲基丙烯酰化明胶(GelMA)为原料，通过引发水相自由基聚合制得，配方简单，制备方法容易，所述的水凝胶兼具“高强度”与“生物可降解”的性能，且降解速率和力学性能可通过N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)单体和甲基丙烯酰化明胶(GelMA)的含量进行调节。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种超分子聚合物增强的生物可降解高强度明胶基水凝胶及其制备方法，以N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)和甲基丙烯酰化明胶(GelMA)为单体，通过引发聚合单体发生水相自由基共聚反应，将聚(N-丙烯酰基甘氨酸)(PACG)超分子聚合物引入到化学交联的甲基丙烯酰化明胶(GelMA)水凝胶网络中，即得到超分子聚合物增强的生物可降解高强度明胶基水凝胶，所得超分子聚合物增强的生物可降解高强度明胶基水凝胶的三维网络结构由甲基丙烯酰化明胶(GelMA)之间的化学交联和聚(N-丙烯酰基甘氨酸)(PACG)侧链上羧基及酰胺基团之间的双重氢键交联作用共同构成，其中，丙烯酰基甘氨酸(ACG)的质量分数为6-35wt％；甲基丙烯酰化明胶(GelMA)的质量分数为4-10wt％。

溶剂采用去离子水，将N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)和甲基丙烯酰化明胶(GelMA)溶于去离子水中，并引发两种聚合单体发生水相自由基聚合反应。

引发剂的浓度为1-3mg/mL。