[发明专利]一种硅酸钙镁纳米空心微球改性的温敏水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种硅酸钙镁纳米空心微球改性的温敏水凝胶及其制备方法与应用。本发明首先制备硅酸钙镁纳米空心球，然后将其分散于羧甲基壳聚糖和β‑甘油磷酸钠的配合物溶液中经30‑70℃处理制得。本发明制备方法简单，反应条件易于实现；所用原料廉价易得，成本低。所得温敏水凝胶安全、细胞毒性低，生物相容性好，低温流动性好，37℃时迅速变为凝胶，且变为凝胶后表面疏松多孔，具有较大的比表面积，利于神经干细胞的吸附；其中的硅酸钙镁纳米空心球均匀的分散于温敏水凝胶中，其材料本身能够对神经细胞分化产生促进作用；应用于修复脑组织损伤，能够有效促进神经干细胞的吸附并向神经元及神经胶质分化，具有较强的临床应用前景。

技术领域

本发明涉及一种硅酸钙镁纳米空心微球改性的温敏水凝胶及其制备方法与应用，属于生物材料技术领域。

背景技术

脑损伤是一种极其严重的神经系统损伤类型，以高死亡率、高致残率、高治疗费用、长恢复时间为显著特点，严重威胁人类生命健康及生活水平，给社会和家庭都带来沉重的负担。目前对脑组织损伤并没有简单有效的治疗方法，大多数情况下只能依赖患者的细胞生长能力自行修复，较为新颖的异体神经干细胞修复技术也存在注射入患处的神经干细胞无法稳定存在于患处并定向分化的问题。

近年来，生物医学、材料科学、组织工程学的快速发展及相互交叉交流给许多亟待解决的生物医学问题带来了许多解决办法，也给传统的材料科学研究带来了新的生机；以生物材料、种子细胞和生长因子为基本要素的神经系统组织修复工程，有望克服传统神经系统组织修复的问题，实现真正意义上的神经系统组织修复。

水凝胶因其柔软、不定型等特殊的机械性能，可与人体软组织较好的结合兼容，在生物医学领域逐渐得到重视。目前，水凝胶应用于神经系统组织修复已有报道。如，中国专利文献CN 107778496A公开了一种掺杂有聚苯胺的高强导电水凝胶及其制备方法和应用，以2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪和乙烯基咪唑为主体的水凝胶，并在凝胶上包覆一层掺杂态聚苯胺，赋予凝胶导电性，通过微弱电流的刺激，促进神经干细胞向神经元方向分化。但该发明中的水凝胶是经过自由基聚合制备，制备过程需要进行充分清洗，废水产生量大，并且最终所得水凝胶中不可避免的含有有机溶剂、未反应单体等有害物质，细胞毒性大；所得水凝胶生物相容性欠佳，而生物相容性是评判某种材料能否用于生物医学的重要判据；并且其不具备温敏性，比表面积低，吸附能力欠佳，不利于后续应用。

此外，现有的水凝胶多作为支架材料，能够赋予的功能有限。如在促进神经修复的方面多是基于水凝胶材料对生长因子的吸附和释放功能，从而对神经分化产生影响；鲜有利用无机-有机复合材料制备的能够促进神经分化的支架材料。而且，传统水凝胶的应用前后不发生形态变化，这就要求在手术修复中，提前制备特定形状进行填充，并且会造成较大的创伤面积，不利于组织修复以及水凝胶的充分紧密填充。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种硅酸钙镁纳米空心微球改性的温敏水凝胶及其制备方法。本发明首先制备硅酸钙镁纳米空心球，然后将其分散于羧甲基壳聚糖和β-甘油磷酸钠的配合物溶液中制得硅酸钙镁纳米空心微球改性的温敏水凝胶。本发明制备方法简单，反应条件易于实现；所用原料廉价易得，成本低。所得水凝胶安全、细胞毒性低，生物相容性好，具有较大的比表面积；其为温敏水凝胶，具有低温流动性好，37℃时迅速变为凝胶的特性，且变为凝胶后表面疏松多孔；其中的硅酸钙镁纳米空心球均匀的分散于水凝胶中，其材料本身能够对神经细胞分化产生促进作用。

本发明还提供上述硅酸钙镁纳米空心微球改性的温敏水凝胶的应用，应用于修复脑组织损伤，能够有效促进神经干细胞的吸附并向神经元及神经胶质分化，具有较强的临床应用前景。

本发明的技术方案如下：

一种硅酸钙镁纳米空心微球改性的温敏水凝胶，所述温敏水凝胶是水凝胶中均匀分散有硅酸钙镁纳米空心微球，所述硅酸钙镁纳米空心微球的粒径为100-300nm。