[发明专利]一种纳米复合水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种纳米复合水凝胶及其制备方法和应用，所述纳米复合水凝胶包括如下组分：天然高分子聚合物和天然交联剂形成的网状结构以及分布在所述网状结构中的纳米硅酸盐。本发明所述纳米复合水凝胶不仅具有生物兼容性好和细胞毒性低的优点，还由于纳米硅酸盐的引入使纳米复合水凝胶的机械性能得到提升，还兼具优异的矿化基质形成能力、优异的生物活性、显著的促进细胞增殖和分化和上调骨形成的能力，所述纳米复合水凝胶综合性能优异，在组织工程实际应用中具有很好的前景。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，尤其涉及一种纳米复合水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

纳米复合水凝胶是新兴的生物材料，可用于多种组织工程。由于其与天然组织的结构相似性，水凝胶能够模拟细胞外基质的某些物理和化学性质。天然衍生的高分子聚合物，明胶(gelatin)和壳聚糖(chitosan)，因其具有提供细胞结合的基序、生物降解性和与复杂生物功能分子结合的能力，被广泛用于组织工程。同时，由于明胶和壳聚糖具有较多的活性基团，能够与其他分子反应而聚合成胶。

CN102399370A公开了一种壳聚糖聚合物及其制备方法，其公开的壳聚糖聚合物是一种能够作为医学生物工程支架及携载活性生长因子的载体的壳聚糖聚合物，其公开的壳聚糖聚合物所用原材料包括：天然壳聚糖粉、明胶粉、京尼平溶液、甘油-2-磷酸二钠粉剂。其公开的制备方法具体包括合成前原材料的准备阶段和合成阶段；在壳聚糖聚合物的合成阶段中使天然壳聚糖分别与京尼平和甘油-2-磷酸二钠实现化学交链和离子交联，从而获得凝胶状的壳聚糖聚合物。其公开的制备方法操作过程简单，所用材料天然无毒，来源方便，并且所生产的壳聚糖聚合物稳定性好，可作为医学生物工程支架及携载活性生长因子的载体。但是其公开的壳聚糖聚合物矿化基质形成能力相对有限。

CN102942660A公开了一种天然生物交联的纳米复合三维凝胶支架及制备方法，其公开的纳米复合三维凝胶支架含有丙烯酰胺类单体M1、无机纳米粘土M2、生物高分子M3和生物交联剂京尼平M4，四者用量的质量百分比为：(55-90):(7-25):(3-20):(0-5)。其公开的制备方法是在水溶液中以M2作为M1的交联剂，M4作为M3的交联剂，采用原位自由基聚合和相分离冷冻干燥法制备生物相容性和力学性能优异的纳米复合三维凝胶支架。其公开的制备方法操作简便可控，无需大型设备，水相反应无毒无害，不污染环境。生物交联剂的引入提高了支架的机械强度，细胞可在支架内外部分生长和增殖，为组织再生提供良好的微环境。其公开的纳米复合三维凝胶支架可用于医用移植、药物释放和细胞培养。但是其公开的纳米复合三维凝胶支架含有丙烯酰胺类单体，虽然丙烯酰胺类单体聚合形成的聚合物网络生物安全性也非常高，但是残留的一些没有聚合的单体对生物具有一定的毒性。

因此，开发一种反应条件比较温和，并且具有优异的生物活性、矿化基质形成能力、显著的促细胞增殖和分化和上调骨形成的能力的天然聚合物水凝胶，在组织工程实际应用中至关重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纳米复合水凝胶及其制备方法和应用，所述纳米复合水凝胶具有优异的生物活性、矿化基质形成能力、显著的促细胞增殖和分化和上调骨形成的能力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种纳米复合水凝胶，所述纳米复合水凝胶包括如下组分：天然高分子聚合物和天然交联剂形成的网状结构以及分布在所述网状结构中的纳米硅酸盐。