[发明专利]一种基于胺-环氧反应的环氧水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明属于高分子生物医用水凝胶材料领域，特别涉及一种基于胺‑环氧反应的结构可控的环氧水凝胶及其制备方法与应用。环氧水凝胶是聚醚胺和环氧化合物在水中进行胺‑环氧反应的产物；聚醚胺为T403、D400或ED900；环氧化合物为分子量＜10000含有两个或两个以上的端基为环氧基团的化合物。本发明以水作为溶剂绿色环保，避免了在水凝胶中引入有机溶剂的风险，环氧水凝胶的内部微观形貌可控，具有促进神经细胞黏附和分化的能力，可作为神经修复的材料，本发明环氧水凝胶可作为控释系统将疏水药物负载，用于药物负载和释放，也可以作为快速止血材料促进伤口止血。

技术领域

本发明属于高分子生物医用水凝胶材料领域，特别涉及一种基于胺-环氧反应的结构可控的环氧水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

水凝胶(Hydrogel)是一种具有三维网状结构的高分子聚合物，在水中能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀后能够继续保持其原有结构而不被溶解。因此，作为组织工程支架材料具有以下优点：一、组织损伤所造成的局部组织缺损可以通过介入的水凝胶得到物理意义上的填补；二、水凝胶的弹性模量接近人体软组织的优点满足了组织修复中对材料的生物力学特性的要求。三、水凝胶的三维网络结构及良好的渗透性为物质的交换(如营养物质，氧气及细胞的代谢产物)提供便利；四、水凝胶的亲水性为负载和释放水溶性的生物活性因子提供契机，可以减轻损伤部位营养因子缺乏的状况。

同时，人体组织结构中存在很多梯度结构，例如，关节组织就是其中一种。关节对于骨骼动物的运动机能至关重要,在活动中发挥重要作用,正常关节的骨软骨组织结构呈现出明显的梯度渐进性和复杂的生理学特性。同时在关节面上会包覆的一层无血管、无神经的含有少量细胞的终末端分化的多相结缔组织-关节软骨。关节软骨中的细胞及胶原纤维等也存在复杂的梯度渐进性。在各种日常运动生活中，关节软骨因为频繁使用造成的摩擦的关系，极易发生病变及损伤。关节软骨与血管化的组织不同，由于缺少血供来源，软骨细胞被包裹于细胞外基质中，无法快速迁徙到损伤部位进行修复，且缺少细胞分化需要的祖细胞和细胞转移需要的良好环境。同时由于软骨和软骨下骨的生物学特性不同，软骨浅层的压缩模量仅为0.079 MPa，而软骨下骨的压缩模量高达5.7GPa，且都具有明显的梯度渐进性结构，导致骨—软骨一体化修复极具挑战。因此，构建仿人体组织的梯度渐进性的生理分层结构的水凝胶，对提升受损组织的有效修复能力具有重要价值。

最后，水凝胶材料自身可以封堵出血创面，同时水凝胶中的相连通的孔径结构可以用来吸附血液中大量的水，从而起到浓缩血液中凝血因子，促进快速凝血的功能。第二，天然水凝胶材料在生理环境下表面的氨基基团会质子化还具有激活血小板，促进血小板聚集和吸附血红细胞的能力，从而提高凝血效率，从而达到快速止血的效果。但是天然水凝胶制备复杂，常引入有机溶剂，易产生生物毒性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于胺-环氧反应的结构可控水凝胶的制备方法及在组织工程、药物控释和快速止血中的应用。我们通过改变不同聚醚胺单体的摩尔比，从而改变制得的prepolymer中的EO/PO比，即亲水和疏水链段比例来达到调控水凝胶内部微观形貌的目的，同时，胺-环氧反应引入的氨基集团在生理条件下带正电的特性，为促进细胞粘附起到积极的作用。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种环氧水凝胶，所述环氧水凝胶是聚醚胺和环氧化合物在水中进行胺-环氧反应的产物。

上述技术方案中，进一步地，所述聚醚胺为T403、D400或ED900；所述环氧化合物为分子量＜10000含有两个或两个以上的端基为环氧基团的化合物。

上述技术方案中，进一步地，所述环氧化合物为1，3-二环氧丁烷(BDE)或聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)。

本发明另一方面提供了前述环氧水凝胶的制备方法，所述方法为：

(1)聚醚胺溶解在水中，得到聚醚胺溶液；