[发明专利]一种双网络水凝胶组合物、双网络水凝胶生物支架及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种双网络水凝胶组合物、双网络水凝胶生物支架及其制备方法和应用。所述双网络水凝胶组合物包括醛基化透明质酸、羧甲基壳聚糖，乙烯基明胶和光交联引发剂，其中，醛基化透明质酸和羧甲基壳聚糖的质量比为1:1~5:1，乙烯基明胶与羧甲基壳聚糖的质量比为1:2~5:1。组合物中的醛基化透明质酸和羧甲基壳聚糖反应得到第一网络，乙烯基明胶光引发自由基聚合制备第二网络结构，形成的双网络水凝胶生物支架具备良好的结构稳定性、细胞相容性、生物安全性和优异的结构保真度，通过控制各组分的比例可调节水凝胶生物支架的压缩模量，使其达到压缩模量10~100KPa，适用于各类组织体的打印，且打印细胞活性在80%以上，进一步扩大了细胞生物支架材料的应用。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，更具体地，涉及一种双网络水凝胶组合物、双网络水凝胶生物支架及其制备方法和应用。

背景技术

现今，透明质酸、壳聚糖和明胶等材料作为可降解支架已在组织工程领域展开了广泛研究。透明质酸（HA）是一种天然可降解且降解产物可以被机体吸收的生物医学材料，在临床上用途也十分广泛。HA具有较强的黏弹性和润滑性，经过交联能够形成连续的大分子网状结构，不仅可以保持良好的生物相容性和天然的生物降解代谢方式，而且具有更好的机械强度和稳定性。高分子量的透明质酸能主动刺激内皮细胞的增生和转移，诱导体内血管生成，降解后的低分子量HA具有促血管生成作用。羧甲基壳聚糖也被称为水溶性甲壳素，具有优异的抗菌抗感染特性，因此可用于大面积烧伤烫伤，对于抗感染和促进伤口愈合效果很好，因此以壳聚糖作为细胞支架不仅具有优秀的生物相容性并能维持支架结构，维持细胞形态和表型，还能促进细胞黏附与增殖，诱导组织再生。但现有的单组分水凝胶生物墨水在体系培养过程中缺少功能性，比如材料的可打印性与打印结构的相似性之间的矛盾，生物支架机械强度与优异的生物活性和生物降解性之间的矛盾。现有技术中的双网络水凝胶生物支架多通过化学交联同时实现良好的功能性和生物相容性也是生物支架材料突破瓶颈的关键问题。

因此通过多材料复合的生物墨水体系的建立，有望为对组织功能化培育的生物支架的发展提供帮助。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有水凝胶生物支架功能性和生物相容性的缺陷和不足，提供一种双网络水凝胶组合物，通过双网络水凝胶组合物组分之间的反应构筑具有结构稳定性、细胞相容性、生物安全性的第一网络，利用紫外光辐照自由基聚合形成第二网络结构，双网络结构有利于加强和维持结构长期稳定的性质，具有优异的结构保真度。

本发明的另一目的在于提供一种双网络水凝胶生物支架。上述双网络水凝胶生物支架包括通过迈克尔加成反应形成的第一网络结构和通过紫外光引发自由基聚合反应形成的贯穿交错的第二网络结构。

本发明的又一目的在于提供一种双网络水凝胶生物支架的制备方法。

本发明的又一目的在于提供一种上述双网络水凝胶组合物在3D打印水凝胶生物支架中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种双网络水凝胶组合物，所述双网络水凝胶组合物包括醛基化透明质酸、羧甲基壳聚糖、乙烯基明胶和光交联引发剂，其中，醛基化透明质酸和羧甲基壳聚糖的质量比为1:1~5:1，乙烯基明胶与羧甲基壳聚糖的质量比为1:2~5:1。

本发明提供了一种包括醛基化透明质酸、羧甲基壳聚糖、乙烯基明胶、光交联引发剂的双网络水凝胶组合物，通过控制体系中醛基化透明质酸与羧甲基壳聚糖、乙烯基明胶组分的比例来调节水凝胶生物支架的压缩模量，使其达到压缩模量10~100KPa。通过醛基化透明质酸及羧甲基壳聚糖进行迈克尔加成反应来构筑具有结构稳定性、细胞相容性、生物安全性的第一网络；通过紫外光辐照引发乙烯基明胶聚合形成第二网络，使其具有维持结构长期稳定的性质，即优异的结构保真度。

优选地，所述醛基化透明质酸和羧甲基壳聚糖的质量比为2:1，所述乙烯基明胶与羧甲基壳聚糖的质量比为2:1。