[发明专利]一种可降解自修复导电水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种可降解自修复导电水凝胶及其制备方法与应用，制备方法包括将胱胺二盐酸盐(CSA)通过酰胺键修饰在透明质酸(HA)的支链上，得到胱胺二盐酸盐‑透明质酸(CSA‑HA)；将吡咯‑1‑丙酸(Py)通过酰胺键修饰在CSA‑HA的CSA上，得到吡咯‑1‑丙酸‑胱胺二盐酸盐‑透明质酸(Py‑CSA‑HA)；将Py‑CSA‑HA自组成胶后浸泡在氯化铁溶液，使Py聚合为聚吡咯(PPy)，获得可降解自修复导电水凝胶。本发明提供的方法简单有效，操作简便，水凝胶由于具有自修复、可降解和导电功能，应用于神经修复生物组织材料方面尤其是导电神经支架材料具有较好的神经修复性能和电信号传导性能。

技术领域

本发明属于生物医学材料和生物医学工程技术领域，涉及一种可降解自修复导电水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

周围神经损伤(PNI)发生在衰老人群、医源性副作用和急性创伤等情况下，会导致运动功能丧失，肌肉麻痹，甚至终生残疾。据估计，全世界每年有500多万PNI病例。因此，迫切需要制定有效的PNI修复策略。周围神经细胞在我们的一生中都在生长。神经组织工程技术在运动和感觉功能的修复和恢复方面具有广阔的应用前景。它利用天然或合成材料作为神经细胞生长的植入神经导管或支架。这种材料具有合适的力学性能来支持软神经组织和影响细胞分化，良好的导电性引导突起的生长，以及与宿主组织必需的生物相容性。

导电水凝胶类似于细胞外基质，更适于神经组织的生长，备受广大研究者的青睐。导电水凝胶结合了水膨胀水凝胶的优点，成为理想的生物相容性框架，导电聚合物对于神经组织再生和辅助神经电信号的传输，以及电刺激神经细胞加快再生是有帮助的。迄今为止，科研工作者们已经探索出基于导电聚合物如聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPY)和聚(3,4–亚乙基二氧基噻吩)，制备的导电水凝胶，但由于其生物相容性和可降解性的局限性，进一步限制了它们在组织工程领域的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明目的是提供一种可降解自修复导电水凝胶及其制备方法与应用，该制备方法制备得到的水凝胶自修复性能与导电性能优异，且生物相容性好。

为解决上述问题，本发明提供了一种可降解自修复导电水凝胶的制备方法，首先，将胱胺二盐酸盐(CSA)通过酰胺键修饰在透明质酸(HA)的支链上，得到胱胺二盐酸盐-透明质酸(CSA-HA)；然后，将吡咯-1-丙酸(Py)通过酰胺键修饰在CSA-HA的CSA上，得到吡咯-1-丙酸-胱胺二盐酸盐-透明质酸(Py-CSA-HA)；最后，将Py-CSA-HA自组成胶后浸泡在氯化铁溶液，使Py聚合为聚吡咯(PPy)，获得可降解自修复导电水凝胶(PPy-CSA-HA)。

本发明提供的可降解自修复导电水凝胶的制备方法，具体包括以下步骤：

S1.将胱胺二盐酸盐(CSA)溶解于去离子水中，得到胱胺二盐酸盐溶液，用EDC·HCl与NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)活化透明质酸(HA)溶液15～30分钟后，滴入胱胺二盐酸盐溶液中，反应8～12小时，透析3～5天，得到纯化胱胺二盐酸盐-透明质酸(CSA-HA)。

S2.将纯化胱胺二盐酸盐-透明质酸加入去离子水中，配置纯化胱胺二盐酸盐-透明质酸溶液。

S3.将吡咯-1-丙酸(Py)溶解在去离子水中得到吡咯-1-丙酸溶液，用EDC·HCl活化所述吡咯-1-丙酸溶液15～30分钟后，加入所述纯化胱胺二盐酸盐-透明质酸溶液，反应8～12小时，透析3～5天，冷冻干燥，得到纯化的吡咯-1-丙酸-胱胺二盐酸盐-透明质酸(Py-CSA-HA)。

S4.将所述纯化的吡咯-1-丙酸-胱胺二盐酸盐-透明质酸溶解于去离子水中自组成胶，然后浸泡在氯化铁溶液中4～8小时，温度为4℃，取出清洗得到吡咯-1-丙酸-胱胺二盐酸盐-透明质酸水凝胶，即可降解自修复导电水凝胶(PPy-CSA-HA)。

进一步的，上述制备方法的步骤S1中，所述透明质酸溶液的浓度为2～4mg/mL。