[发明专利]海藻酸钠水凝胶、其制备方法与具有其的水凝胶生物支架

说明书

本发明公开了一种具有线性微管道结构的海藻酸钠水凝胶，其制备方法是将可溶性金属盐溶液分散加入到海藻酸钠分散液中，静置或离心一定时间，使金属离子依靠重力向下渗透并在海藻酸钠水凝胶内部形成线性微管道结构。本发明制得的海藻酸钠水凝胶具有均一、平行的线性管道，可负载特定的细胞或生物活性分子形成水凝胶生物支架，用于修复具有线性显微结构的组织器官，如脊髓、神经、骨和心肌组织等。

技术领域

本发明涉及一种海藻酸钠水凝胶，特别是指一种海藻酸钠水凝胶、其制备方法与具有其的水凝胶生物支架。

背景技术

水凝胶(Hydrogel)是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，这一特性使其像软组织一样，能够为细胞的增殖分化提供合适的微环境，进而高效地实现组织的修复和再生。

目前水凝胶的种类主要分为合成类水凝胶、天然高分子类水凝胶、经修饰的水凝胶、自组装肽，其中天然高分子类的水凝胶以海藻酸钠、琼脂糖、透明质酸、壳聚糖水凝胶最为常见，广泛应用于组织损伤的修复研究。

但目前已知的水凝胶，其内部结构通常为各向较为均一的三维网络结构。例如中国专利文献CN111437435A将金属离子交联和物理交联结合，制备得到的水凝胶柔软富有弹性，具有孔径均匀的三维网状结构，含水量高，生物相容性好，适合担载细胞。这类各项均一三维网络结构的水凝胶，无法满足其作为细胞及生物活性分子载体的需求以用于修复具有线性显微结构的组织器官，如脊髓、神经、骨和心肌组织等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有线性微管道结构的海藻酸钠水凝胶、其制备方法与具有其的水凝胶生物支架。

为实现上述目的，本发明提供了一种海藻酸钠水凝胶的制备方法，包括如下步骤：将可溶性金属盐溶液从液面上分散加入到海藻酸钠分散液中，静置和/或离心(这里的“和”是在不同时间分别进行)，使金属离子依靠重力向下渗透并在海藻酸钠水凝胶内部形成线性微管道结构。

优选地，通过从液面上方向下喷雾的方式将可溶性金属盐溶液分散加入到海藻酸钠分散液中，静置0.5～72h得到含有线性微管道结构的海藻酸钠水凝胶。此处静置可改为离心处理，使处理时间得到大幅缩短。

优选地，喷雾颗粒直径为0.3μm，速率为1.25～1.45ml/min；静置时间为18～48h。

优选地，该方法还包括制备海藻酸钠分散液的步骤，该步骤包括：将海藻酸钠和本身可形成氢键的生物质高分子溶于去离子水中，分散均匀，除去杂质、气泡，即得海藻酸钠分散液。该方案针对单一的海藻酸钠水凝胶生物降解性差、细胞附着点相对较少的问题，利用可形成氢键的生物质高分子和海藻酸混合后分子间的作用力提高支架的机械强度的特点，形成含有稳定的平行微管道结构的海藻酸钠/明胶水凝胶，满足其作为细胞及生物活性分子载体的需求，以用于修复具有线性显微结构的组织器官(脊髓、神经、骨和心肌组织等)。

在上述方案的基础上，进一步地，所述海藻酸钠分散液中，所述生物质高分子、海藻酸钠、去离子水的质量比为1:(1～100):(500～1000)；所述可溶性金属盐溶液中金属盐的浓度在1～3mol/L；所述可溶性金属盐溶液与海藻酸钠分散液的质量比为1:(2～10)。

在上述方案的基础上，进一步地，所述生物质高分子包括明胶、壳聚糖、纤维素中的一种或多种。

在上述方案的基础上，进一步地，制备海藻酸钠分散液的步骤中：可采用机械搅拌、高压均质处理、超声细胞破碎仪、球磨处理、高速水冲击处理中的一种或多种方式进行分散；

在上述方案的基础上，制备海藻酸钠分散液的步骤中，优选采用过滤除去杂质。

在上述方案的基础上，制备海藻酸钠分散液的步骤中，优选采用离心除去气泡。