[发明专利]聚乙二醇水凝胶在制备自粘型生物医用材料中的应用

说明书

本发明提供了聚乙二醇水凝胶在制备自粘型生物医用材料中的应用，所述聚乙二醇水凝胶由醛基封端的星形多臂聚乙二醇和聚赖氨酸交联而成。本发明研究发现聚乙二醇水凝胶薄膜可通过表面残余的醛基与氨基基团反应以及相关的非共价相互作用实现凝胶薄膜的自粘附，并可进一步通过自粘附作用将水凝胶薄膜加工成中空管等复杂形状。所述聚乙二醇水凝胶在手术过程中可自由成型，自粘性薄膜能够实现对组织的包裹或支撑，在组织防粘连和组织工程支架等领域具有重要的应用潜力。

技术领域

本发明属于生物材料领域，具体涉及聚乙二醇水凝胶在制备自粘型生物医用材料中的应用。

背景技术

水凝胶是一种由亲水性聚合物交联得到的含有大量水分的软材料。水凝胶具有优良的理化性能和生物学特性，如高含水量、高弹性、柔软、具有生物相容性等特点，在药物递送、组织工程等生物医学研究领域有着重要的应用价值。

水凝胶的常用使用方式为可注射式水凝胶和预先成型的水凝胶块体或者薄膜。其中可注射水凝胶形状依赖于注射部位组织的形状，无法精确成型。而预先成型的块体凝胶一旦制备成型后，形状无法再改变。这两种形式的水凝胶在应用中受到一定的限制。与它们相比，水凝胶薄膜具有质地柔软、与目标组织的形状适应性好等特点，在组织防粘连、腹壁修复、骨引导膜等方向具有重要应用。CN108066819A公开了一种基于天然高分子的水凝胶薄膜，可以作为生物隔膜材料应用于医学工程领域。专利US10314950B2公开了一种基于透明质酸和海藻酸钠的水凝胶薄膜，可用于手术后组织防粘连等。

然而，在很多应用场景中，薄膜常常需要被进一步加工成更为复杂的结构形状以满足使用要求。比如在组织工程应用中，血管等组织具有中空的管状结构，通常需要组织工程支架材料同样能模拟组织的这种特殊构型。另外在神经缺损修复和肌腱损伤修复等领域，具有管状结构的材料能够引导组织的修复、防止周围软组织的长入，以及避免组织粘连等。薄膜材料可以在目标组织位置卷成中空的管状结构已达到包裹组织的目的，然而这种方法需要添加额外的粘合剂以保持管状结构，给使用带来不便，粘合剂的引入还有可能引发毒副反应。Kolambkar等人使用聚合物薄膜卷制聚合物管，并用于包裹生长因子以促进长骨再生，然而卷制过程需要使用紫外固化胶固定薄膜重叠部分(Kolambkar et.al，Biomaterials，2011)。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供了一种聚乙二醇水凝胶的新用途，所述聚乙二醇水凝胶薄膜可以被方便地制备成中空管状等复杂结构，并通过薄膜之间的自粘作用稳定结构。自粘水凝胶薄膜使用时无需引入额外的粘合剂，操作方便，相比于预先成型的聚合物管，手术过程中可自由成型的自粘性薄膜能够完全贴合损伤组织，并能够包裹未完全断裂的跟腱、韧带和外周神经等组织，在生物医学领域等领域具有重要的应用价值。

本发明具体技术方案如下：

聚乙二醇水凝胶在制备自粘型生物医用材料中的应用，所述聚乙二醇水凝胶由醛基封端的星形多臂聚乙二醇和聚赖氨酸交联而成。

所述自粘型生物医用材料为组织工程材料、组织修复材料或组织隔离材料(防组织粘连)。

所述自粘型生物医用材料在使用时可利用材料表面的粘性，通过弯曲、折叠、拼合等方式，待接触面贴合一段时间后(10s～10分钟，优选20s～1分钟)发生粘合，形成稳定的结构或形状。可作为包覆材料紧密地包裹各种组织或者在使用(例如外科手术)中根据需要，利用自粘性进一步加工制成各种形状的材料使用。

优选的，所述自粘型组织工程材料为薄膜或者为进一步由薄膜加工成型的形状结构，如中空管。

优选的，所述薄膜或中空管壁的厚度为20-5000微米。

上述自粘型生物医用材料可采用如下步骤制备而成：

(1)将醛基封端的星形多臂聚乙二醇溶液和聚赖氨酸溶液混合，然后迅速加入到成膜模具内，等待溶液完全固化；