[发明专利]一种两性离子水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明中公开了一种两性离子水凝胶的制备方法。本发明同时公开了该制备方法制备得到的两性离子水凝胶及其在骨关节炎治疗中的应用。本发明在两性离子水凝胶中引入卵磷脂包裹的碳酸钙纳米粒子(CaCO₃@Lip)，既通过碳酸钙的分解调节关节腔内的酸性环境，又通过卵磷脂补充水凝胶的润滑性能，提供持续性润滑性能；同时通过引入双键改性的磺化木质素(MligS)作为交联剂，赋予水凝胶活性氧清除性能；通过引入甲基丙烯酸缩水甘油醚改性的透明质酸，进一步提高水凝胶的锁水能力以及抗炎效果；因此本发明中的两性离子水凝胶能显著提高骨关节炎的治疗效果；本发明中的制备方法简单，反应条件温和，无需特殊设备，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及高分子功能材料领域，尤其涉及一种两性离子水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

骨关节炎(OA)是一种由年龄增长、意外创伤等潜在因素导致的慢性疾病。在病变部位，关节软骨基质之间降解，表层软骨润滑的功能逐渐丧失，从而使得运动过程中带来的软骨磨损加剧，最终使得OA逐渐恶化。另外，与其他炎症反应类似，患有OA的病人的关节液的pH降低且伴有大量的ROS产生，这两个因素也会不利于软骨的修复，因此，设计一种多功能材料来应对复杂的关节环境并实现OA治疗具有重要科学意义。

水凝胶材料是一种较为理想的用于模拟细胞外基质的材料。目前，聚阴离子水凝胶与聚两性离子水凝胶是两种常用于关节润滑的材料，这两种材料除了关节润滑与抗污性能外，尚不具备其他功能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的水凝胶材料功能较为单一，对骨关节炎的治疗效果较差的问题，提供一种两性离子水凝胶及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种两性离子水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、配置卵磷脂包裹的碳酸钙纳米粒子(CaCO₃@Lip)和甲基丙烯酰缩水甘油醚改性透明质酸(HA-GMA)的混合溶液a；

S2、配置两性离子单体、光引发剂和交联剂的混合溶液b；

S3、将S1中的混合溶液a和S2中的混合溶液b等体积混合并超声，制得预溶液，预溶液于紫外光下照5分钟后制备得到两性离子水凝胶。

优选地，所述S1的混合溶液a中CaCO3@Lip的浓度为1～20wt％；所述HA-GMA的浓度为2wt％。

优选地，所述S1中CaCO3@Lip的制备方法为：将CaCO3纳米粒子悬浮于卵磷脂溶液中，所述卵凝脂溶液浓度为5～20mg/mL；室温搅拌24小时，通过离心、洗涤、干燥得到卵磷脂包裹的碳酸钙纳米粒子。

优选地，所述S1中HA-GMA的制备方法为：将0.5005g透明质酸溶解于40mL去离子水中，然后加入140μL三乙胺，最后逐渐滴加1.6～6.4mL甲基丙烯酰缩水甘油醚(GMA)，充分混合后室温条件下继续反应24h，待反应结束后分别在1M的NaCl溶液和超纯水中透析12h；冻干后得到白色絮状产物，即为HA-GMA。

优选地，所述所述S2的混合溶液b中两性离子单体的浓度为2～6M；所述交联剂的浓度为两性离子单体浓度的1～5mol％；所述光引发剂的浓度为1wt％。

进一步优选，所述S2中两性离子单体为羧酸甜菜碱甲基丙烯酸酯(CBMA)、磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯(SBMA)或者磷酸胆碱甲基丙烯酸酯(MPC)中的一种。

进一步优选，所述S2中交联剂由PEGDA₆₀₀和甲基丙烯酰磺化木质素(MligS)组成，所述PEGDA₆₀₀和MligS的摩尔比为2～1:1～2。