[发明专利]一种改性壳聚糖/功能性短肽复合水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种改性壳聚糖/功能性短肽复合水凝胶及其制备方法和应用，所述复合水凝胶由改性壳聚糖和功能性短肽复合得到，所述改性壳聚糖为多巴接枝官能化的壳聚糖；所述功能性短肽为一侧连接含有苯环和咪唑基的氨基酸序列，另一侧连接功能性氨基酸序列的短肽。本发明利用多巴上儿茶酚基团的自聚合及其与功能性短肽可逆的非共价键作用获得一种可注射和自修复的水凝胶，该水凝胶可作为组织工程支架，通过微创手术注射至脊髓损伤部位，可促进脊髓损伤的修复，具有十分广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种改性壳聚糖/功能性短肽复合水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

壳聚糖来源于甲壳素，是天然多糖甲壳素上的氨基脱乙酰化后得到的，具有生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌、增强免疫等多种生理功能，广泛应用于医疗领域。壳聚糖是自然界中唯一的一种阳离子多糖，具有含量丰富，价格低廉，生物相容性和生物可降解性良好等优点，经常被用来制备水凝胶。

近年来，随着研究的进一步深入，通过采用各种化学或物理改性和修饰方法、引入各种生物功能分子或采用各种交联方法，具有优异性能的可注射的壳聚糖水凝胶不断涌现，其应用范围不断扩展，在实际应用中发挥了越来越重要的作用(刘阳,王毅,王云娟,等.可注射的壳聚糖水凝胶的制备及应用进展[J].高分子通报,2020(5):17-23.)。例如，中国发明专利公开了一种用于皮肤创伤修复的可注射复合壳聚糖水凝胶的制备方法，该壳聚糖水凝胶虽然可注射，但是，该水凝胶的制备需要添加引发剂，存在有毒助剂残留的风险。中国发明专利还公开了一种可自修复壳聚糖水凝胶及其制备方法，在壳聚糖水凝胶高分子链段中引入硫脲基团和脲基团等氢键基团，依靠分子内或分子间氢键的断裂和重组实现材料的自我修复，虽然该壳聚糖水凝胶材料具有较好的自修复功能，但是该水凝胶在引入基团的过程中也导致有毒物质的引入，使该壳聚糖水凝胶具有低毒性，其安全性存在问题。

可注射水凝胶具有无创或微创植入的优点，可作为不规则形状损伤的修复材料，避免大型手术带来的风险；但是，植入体内的水凝胶如果受到外在的机械作用则极易产生应力裂纹，裂纹进一步发展会破坏材料内部结构的规整性和功能的完整性，而破损的凝胶基质进入体液之后还很容易引起排异反应，具有引发炎症的风险。若水凝胶具有自修复性能，在被外力损坏之后能够自发的重新结合为一个整体，那将会有更大的应用价值。现有研究中，未见利用壳聚糖制备可注射和自修复水凝胶的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有壳聚糖水凝胶的缺陷和不足，提供一种改性壳聚糖/功能性短肽复合水凝胶及其制备方法和应用，该复合水凝胶具有可注射性和自修复性能。本发明先通过化学合成方法将多巴接枝在壳聚糖分子上制备改性壳聚糖，再与功能性短肽复合制备水凝胶，利用壳聚糖分子上的多巴氧化自聚合特性、多巴基团的苯环与短肽苯环间动态可逆的π-π共轭作用，获得一种可注射和自修复的水凝胶，该水凝胶能够改善局部微环境，为神经再生提供细胞外基质支撑，同时可有效提高脊髓损伤后的修复能力。

本发明的目的是提供一种改性壳聚糖/功能性短肽复合水凝胶。

本发明另一目的是提供一种改性壳聚糖/功能性短肽复合水凝胶的制备方法。

本发明另一目的是提供一种改性壳聚糖/功能性短肽复合水凝胶在修复脊髓损伤中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种改性壳聚糖/功能性短肽复合水凝胶，由改性壳聚糖和功能性短肽复合得到，所述改性壳聚糖为多巴接枝官能化的壳聚糖；所述功能性短肽为一侧连接含有苯环和咪唑基的氨基酸序列，另一侧连接功能性氨基酸序列的短肽。