[发明专利]一种可注射原位生孔水凝胶体系及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种可注射原位生孔水凝胶体系及其制备方法和用途，所述可注射原位生孔水凝胶体系以可注射水凝胶作为连续基底相，分离的活细胞和镁金属颗粒分布于连续基底相中，所述可注射水凝胶为水凝胶的前驱体或者预聚物，通过交联后可形成水凝胶。本发明中可注射原位生孔水凝胶体系可在凝胶包载活细胞同时制孔，将水凝胶的可注射性和多孔结构良好结合，对于腔隙性、手术难操作、不规则缺损组织的修复有重要意义；同时镁金属颗粒产气降解后生成镁离子，可提高凝胶的生物活性，促进组织修复。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶领域，特别是涉及一种生物活性水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶由于其与天然细胞外基质高度相似的仿生结构，在组织工程和再生医学领域中得到了广泛应用，可作为活细胞三维培养及运载系统。与传统组织工程支架材料相比，可注射水凝胶体系可在微创条件下将干细胞运输至缺损区，操作简便高效。然而有研究报道随水凝胶植入缺损区的干细胞只有1-20％可在宿主体内存活，这是由于水凝胶的高分子聚合网络结构中保持着大量水分，无相互贯通的多孔结构，不利于营养物质的快速扩散及周围血管长入，这极大地影响了负载其中的细胞的生物活性及生存状态，成为扩大水凝胶组织再生应用的一大障碍。

具有多孔结构的水凝胶可通过传统的模板法、冷冻干燥法、相分离法等制备，但这类方法制备的凝胶均为预成支架型，失去了凝胶的可注射性这一特性，限制了其应用范围，同时一些方法条件严苛，过程复杂，对活细胞不利，无法在载细胞同时制孔。中国专利CN103237565B公开了一种使用氧化海藻酸盐微球作为制孔剂的方法，同时包载活细胞和制孔微球的水凝胶在注射至体内后微球降解，在凝胶内留下空泡孔隙。这种“原位成孔”的方法使凝胶在注射区内直接生成孔隙结构，从而使凝胶同时具备可注射性和多孔结构。但该方法中微球的降解依赖于长时间组织液的渗透接触，在有时间限定的条件下会导致凝胶内部微球降解不均一、孔隙不连通，不利于凝胶深部细胞的存活及快速血管化，在报道中亦发现该多孔凝胶在促进骨再生方面效果并不显著。除此之外，目前尚未有其它方法可在包载活细胞的可注射水凝胶中制备多孔结构。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可注射原位生孔水凝胶体系及其制备方法和用途，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

本发明提供一种可注射原位生孔水凝胶体系，所述可注射原位生孔水凝胶体系以可注射水凝胶作为连续基底相，分离的活细胞和镁金属颗粒分布于连续基底相中，所述可注射水凝胶为水凝胶的前驱体或者预聚物，通过交联后可形成水凝胶。

根据本发明技术方案，所述可注射水凝胶选自藻酸盐、明胶、琼脂糖、壳聚糖、胶原、丝素蛋白、纤维素、葡萄糖、透明质酸、硫酸软骨素、基质胶、聚乙烯醇和聚乙二醇及它们的衍生物中的一种或多种水凝胶的前驱体或预聚物。

根据本发明技术方案，分离细胞为选自间充质干细胞、胚胎干细胞、诱导性多功能细胞或成体细胞的一种或多种组合。

根据本发明技术方案，分离的活细胞可通过组织块贴壁法、机械分离法、消化分离法、悬浮培养法、流式细胞分选法、免疫磁珠分选法获得。

根据本发明技术方案，所述可注射水凝胶体系中细胞浓度为10⁶-10⁷个/mL。

根据本发明技术方案，所述镁金属颗粒的平均粒径为20μm～100μm。最大粒径为150μm。所述镁金属颗粒包括机械研磨法、雾化法、还原法、电解法等得到的片状颗粒、球形颗粒。所述镁金属颗粒中镁元素质量分数超过99％。优选地，所述镁金属颗粒中镁元素质量分数超过99.98％。

根据本发明技术方案，所述镁金属颗粒在可注射水凝胶体系中的添加量为0.2mg/mL～2.0mg/mL。