[发明专利]一种POSS增强水凝胶及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及生物医用水凝胶材料技术领域，特别是涉及一种POSS增强水凝胶及其制备方法和用途。本发明以透明质酸和POSS作为水凝胶的主体材料，基于透明质酸与POSS的共价交联及两种天然高分子的静电作用制备得到了POSS增强水凝胶，该水凝胶不仅结构稳定、热学性能和机械性能高，同时无毒、有良好的生物相容性。成凝胶方法简单、多样化，能更广泛的应用于组织工程。

技术领域

本发明涉及生物医用水凝胶材料技术领域，特别是涉及一种POSS增强水凝胶及其制备方法和用途。

背景技术

水凝胶是一种含水率高的、较为柔软的三维交联网络结构的材料，在组织工程上有着广阔的应用前景。然而，水凝胶自身结构的不均一及其对能量耗散的缺乏，使得其力学强度低，韧性较差等，限制了其在力学强度要求较高的组织上的应用，如软骨，肌腱组织等。通过提高单一物质的交联度来提高水凝胶的力学强度虽然有所成效，但是得到的材料韧性差，阻碍了其进一步的应用，因此提高力学强度的同时也能改善其韧性是拓宽水凝胶应用的重点问题。

POSS(笼状聚倍半硅氧烷)是一类由硅氧键交替连接纳米笼状结构的无机化合物；POSS的直径在1.5nm左右，在其末端可以连接一个或者多个功能基团，极大的丰富了POSS的用途。尽管POSS具有诸多的优点，但由于POSS的疏水性的硅氧结构，POSS增强的水凝胶一般以油溶性的合成高分子为原料。然而，大部分的合成高分子的生物性能较差，缺乏一定的细胞调节机制。而水凝胶的另一来源——天然高分子，在细胞、组织的相容性以及生物诱导上发挥重要的作用，不幸的是，水溶性的天然高分子难以与疏水性的POSS在同一溶剂中均匀反应。

透明质酸(HA)是一种由D-葡糖醛酸和N-乙酰-D-氨基葡糖重复构成的一中天然黏多糖，也是细胞外基质(ECM)的主要成分，广泛存在于皮肤、软骨等组织中，不仅能与多种细胞受体特异性结合，调节着细胞的生长、分离、迁移等特性，还能被体内的透明质酸酶分解为人体能吸收的氨基酸，具有良好的生物相容性和生物可降解性。明胶是胶原蛋白的降解产物，具有丰富的多肽，保留了胶原的特性，具有良好的生物相容性和生物可降解性。相关文献还报道了明胶比胶原蛋白更低的抗原性。然而透明质酸凝胶和明胶凝胶的力学性能较差，在一定程度上限制了它们在组织工程上的应用。

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POSS增强水凝胶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，本发明提供一种POSS增强水凝胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)将透明质酸和POSS混合；

2)加入光引发剂；

3)将步骤2)的体系在紫外光下照射即得POSS增强水凝胶。

具体的，所述透明质酸为经过修饰的透明质酸。

具体的，经过修饰的透明质酸引入了疏水链段或基团。

更优选地，所述透明质酸为经过甲基丙烯酸修饰的透明质酸，简写为HAMA。制备时以溶剂的质量为基准，透明质酸的质量分数为1wt％～3wt％。

具体的，所述POSS为改性后的POSS。

优选地，所述改性后的POSS为OMAPOSS(八甲基丙烯酸酯基低聚倍半硅氧烷)。

制备时，以溶剂的质量为基准，所述POSS的质量分数为1wt％～5wt％。

优选地，制备POSS增强水凝胶时还加入明胶。

所述明胶为改性后的明胶。

优选地，所述明胶为甲基丙烯酸明胶或氨基化明胶。

制备时以溶剂的质量为基准，明胶的质量分数为1wt％～3wt％