[发明专利]快慢交联互补的双网络自愈合可注射水凝胶及其制备方法

权利要求书

1.一种快慢交联互补的双网络自愈合可注射水凝胶，其特征在于：以酰肼改性聚L-谷氨酸(PLGA-ADH)、呋喃改性海藻酸钠(ALG-FU)、苯甲醛改性聚乙二醇(PEG-CHO)和马来酰亚胺改性聚乙二醇(PEG-MAL)作为水凝胶的主体材料，其中，酰肼改性聚L-谷氨酸(PLGA-ADH)和苯甲醛改性聚乙二醇(PEG-CHO)作为第一网络前驱体，呋喃改性海藻酸钠(ALG-FU)和马来酰亚胺改性聚乙二醇(PEG-MAL)作为第二网络前驱体；将前驱体溶于溶剂，利用一锅法，构建聚L-谷氨酸/海藻酸钠/聚乙二醇(PLGA/ALG/PEG)双网络可注射水凝胶；其中，以酰肼-醛基团间的席夫碱交联反应快速形成的松散网络为第一网络，以呋喃-马来酰亚胺基团间的Diels-Alder交联点击化学逐渐缓慢形成的紧密网络为第二网络；所述呋喃改性海藻酸钠、马来酰亚胺改性聚乙二醇、酰肼改性聚L-谷氨酸和苯甲醛改性聚乙二醇的质量比为1:(1-4):(2-20):(1-10)，其中，呋喃、马来酰亚胺、酰肼和苯甲醛的基团摩尔比为1:(0.2-2):(0.05-0.5):(0.02-0.2)；所述双网络自愈合可注射水凝胶的固含量为：5-10wt.％。

2.根据权利要求1所述快慢交联互补的双网络自愈合可注射水凝胶，其特征在于：将水凝胶前驱体直接混合并注射至动物体缺损部位后，在动物体生理条件下原位形成双网络自愈合水凝胶。

3.根据权利要求1所述快慢交联互补的双网络自愈合可注射水凝胶，其特征在于：第一网络前驱体和第二网络前驱体的质量比为(1-9):1。

4.根据权利要求1所述快慢交联互补的双网络自愈合可注射水凝胶，其特征在于：储能模量为2.5-3.4kPa，压缩模量为15-60kPa。

5.根据权利要求1所述快慢交联互补的双网络自愈合可注射水凝胶，其特征在于：破裂后能够在3h内自愈合。

6.一种权利要求1所述快慢交联互补的双网络自愈合可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下过程和步骤：

a.醛基化聚乙二醇的合成：

将对羧基苯甲醛溶解在四氢呋喃中，按照-COOH:-OH:1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC):4-二甲氨基吡啶(DMAP)的摩尔比为1:(0.5-2):1.5:(0.1-1)的比例，依次向对羧基苯甲醛的四氢呋喃混合液中加入4-二甲氨基吡啶、聚乙二醇(PEG)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐；在氮气氛围下和室温条件下进行搅拌反应12-24h，然后将反应产物溶液过滤，滤液用过量冷乙醚沉降至少三次后，再进行过滤并收集滤饼，然后将滤饼在室温下真空干燥，得到产物苯甲醛改性聚乙二醇(PEG-CHO)；

b.酰肼化改性聚L-谷氨酸的合成：

将聚L-谷氨酸(PLGA)加入去离子水中，缓慢滴加NaOH水溶液直至完全溶解，按照-COOH:-NH₂:N-羟基琥珀酰亚胺(NHS):1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)的摩尔比为1:(0.5-5):1:(1-2)的比例，向聚L-谷氨酸的水溶液中依次加入己二酸二酰肼(ADH)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，在混合30min后，调节混合溶液pH为4-6，并加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)，在室温下搅拌反应12-24h，然后透析并冻干，得到酰肼化改性聚L-谷氨酸(PLGA-ADH)；

c.呋喃改性海藻酸钠双烯体的合成：

将2-(N-吗啉)乙磺酸(MES)溶于去离子水并调节pH至5-7，得到2-(N-吗啉)乙磺酸缓冲液，将海藻酸钠(ALG)溶于2-(N-吗啉)乙磺酸缓冲溶液中，依次加入0.3-3g的4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐酰化试剂(DMTMM)和0.02-0.2mL糖胺，在室温下避光反应12-24h；反应产物混合液经去离子水透析后冻干，得到呋喃改性海藻酸钠双烯体(ALG-FU)；

d.马来酰亚胺改性聚乙二醇亲双烯体的合成：

将6-马来酰亚胺基己酸(EMCA)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，按照6-马来酰亚胺基己酸(EMCA):二环己基碳二亚胺(DCC):N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的摩尔比为1:(2-20):(1-5)的比例，依次向6-马来酰亚胺基己酸溶液中加入二环己基碳二亚胺(DCC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)后，在氮气氛围下和室温条件下搅拌反应6-24h；然后将反应产物溶液过滤，用去离子水和二氯甲烷充分洗涤沉淀物，收集滤液，有机层用采用含有5wt.％NaHCO₃的水溶液和饱和食盐水洗涤至少三次；然后干燥除水后旋蒸以除去二氯甲烷，再通过真空干燥得到白色固体产物6-马来酰亚胺基己酸琥珀酰亚胺酯(EMCA-NHS)；同时，将5-20g聚乙二醇(PEG)溶于20-60mL CHCl₃，并逐滴加入100-200mL羰基二咪唑(CDI)的CHCl₃溶液中；然后在氮气氛围下进行搅拌反应6-24h，再用冷乙醚沉降，并进行真空干燥，得到羰基二咪唑(CDI)活化后的聚乙二醇(PEG-CDI)；然后将5-10g PEG-CDI溶于20-60mL的CHCl₃，并加入2-5mL乙二胺，在氮气氛围下和室温条件下进行搅拌反应12-48h，然后浓缩反应产物混合液并透析冻干，得到白色固体氨基化聚乙二醇(PEG-NH₂)；再将2-6g氨基化聚乙二醇(PEG-NH₂)和1-2g6-马来酰亚胺基己酸琥珀酰亚胺酯(EMCA-NHS)分别溶于20-30mL DMF并混合；随后加入三乙胺，在氮气氛围下和室温条件下继续搅拌反应6-24h，然后用过量冷乙醚多次沉降，利用真空干燥得到淡黄色固体马来酰亚胺改性聚乙二醇(PEG-MAL)；

e.一锅法制备双网络可注射水凝胶：

将苯甲醛改性聚乙二醇(PEG-CHO)与呋喃改性海藻酸钠双烯体(ALG-FU)混合溶于PBS中，记为溶液A；将酰肼化改性聚L-谷氨酸(PLGA-ADH)与马来酰亚胺改性聚乙二醇(PEG-MAL)混合溶于PBS中，记为溶液B；然后将A、B溶液迅速混合并注射进模具中，振荡数秒，置于不高于37℃台式全温振荡器，得到L-谷氨酸/海藻酸钠/聚乙二醇PLGA/ALG/PEG双网络水凝胶。