[發明專利]一種膨脹型水凝膠的制備方法

無效

• 申請號: 201010600549.6
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102127234A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 周涓;馬曉曄;朱君;魏銳利
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司;上海長征醫院
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L33/02;C08L89/00;C08L5/08;C08L5/06;C08F220/06;C08F222/38;C08F2/10;A61L27/52;A61L27/16;A61L27/20;A61L27/22
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 唐莉莎

技術領域

本發明涉及一種水凝膠的制備方法，特別是涉及一種膨脹型水凝膠的制備方法。

背景技術

利用組織工程的原理對缺損或失去功能的組織、器官進行修復和重建是當今組織修復重建研究中的熱點。組織工程支架，作為組織工程中的最關鍵的要素，其研究開發受到研究者們的廣泛關注。水凝膠是由親水性聚合物通過化學鍵或物理作用力形成的交聯網絡，不溶于水但能吸收大量的水而溶脹，具有三維網絡結構，柔軟且富有彈性，非常適用于各種軟組織的修復重建。此外，水凝膠可以在其網絡結構中包裹藥物實現對藥物的控釋作用。作為組織工程支架而言，材料具有一定的膨脹性會刺激周圍組織的生長發育，而且能使手術過程帶來的創傷更小。因此，構建可膨脹型的水凝膠材料作為組織工程支架將具有潛在的應用前景。

明膠是膠原蛋白水解產物，含有除色氨酸外幾乎全部的人體必需氨基酸，其中甘氨酸占1/3以上，且明膠無毒、無免疫排斥及局部炎癥反應，能提高細胞的活性并促進細胞增殖，還可以用于藥物載體，是一種很好的組織工程支架材料，但其形成的膜材或者凝膠材料均存在強度低的缺點。此外，明膠具有可降解性，作為藥物載體可實現對藥物的緩釋，因此所得凝膠材料可用于組織工程支架、藥物緩釋材料。聚合丙烯酸類材料由于其特殊的網狀結構，是一種高吸水樹脂，廣泛用于高吸水性材料。丙烯酸具有水溶性，聚合時采用水溶液聚合，有利于加入明膠或者藥物等水溶性活性分子，聚合后形成天然高分子與合成高分子組成的互穿網絡結構。與明膠相似的可用材料還有果膠，殼聚糖，透明質酸等。所得凝膠材料不僅具有好的膨脹效果，而且具有良好的生物相容性，利于其在生物材料中的應用。

目前，文獻公開了一種由丙烯酸聚合物與明膠組成的復合材料及其制備方法，是將復合材料的乳液在高能射線輻照下交聯，且應用于感光材料。文獻公開了一種互穿網絡聚合物超多孔水凝膠及其制備方法和應用，由不飽和烯單體和多烯交聯劑聚合形成的交聯聚合物，以及線性多糖類聚合物和交聯劑聚合形成的交聯多糖類聚合物組成，最后形成全互穿網絡結構，用于蛋白質多肽口服給藥系統。基于用途不一，這兩種發明與本發明具有實質的區別，本發明所制備的水凝膠完全通過在水溶液聚合得到，且工藝簡單。

發明內容

本發明采用在丙烯酸聚合過程中加入明膠等水溶性生物相容性分子對其進行改性，由于丙烯酸聚合是采用水溶液聚合，便于摻入水溶性活性分子，從而改善單純使用丙烯酸聚合物的生物相容性，此外，將所得干凝膠浸泡于藥物水溶液中，由于凝膠強烈的吸水性能，可實?現對藥物的包裹。本發明的目的是為了制備一種新型的組織工程支架材料，將其應用于各種組織的修復，如軟骨，血管，皮膚，神經，以及義眼臺植入物等。

本發明提供一種膨脹型水凝膠的制備方法，其特征在于：天然高分子水溶液或者固體，與堿溶液和經減壓蒸餾后的丙烯酸類單體水溶液，持續通入氮氣，然后加入與丙烯酸類單體質量比為0.01％-3％的N，N-亞甲基-雙丙烯酰胺和過硫酸鉀，將混合液體攪拌均勻后注入到模具中，靜置脫泡30分鐘后，將裝有混合液體的模具置引發聚合得到膠狀物，脫模后膠狀物經吸水溶脹清洗3天，再經60℃恒溫干燥即可得到膨脹型凝膠材料，其在水中體積膨脹率為100％-300％，在生理鹽水中體積膨脹率為20％-50％，在pH＝7.4的磷酸鹽緩沖液中體積膨脹率為20％-50％。

所述的天然高分子為明膠、或果膠、或殼聚糖，天然高分子與單體質量比為0-50％。

所述的丙烯酸類單體為丙烯酸、或甲基丙烯酸，聚合時采用的單體質量分數為10％-40％。

所述的堿溶液與丙烯酸類單體的摩爾比為6-9∶10。

所述的裝有混合液體的模具置于溫度范圍為60-80℃引發聚合，時間為12-72小時。

本發明的體積膨脹率測定方法如下：

水凝膠在水或鹽水或PBS中的體積膨脹率測定：將脫模后的柱狀凝膠浸泡于蒸餾水中吸水溶脹3天，每12小時換一次蒸餾水，然后經60℃下加熱干燥至恒重時取出，標記為干凝膠，記錄其直徑為D1，將其浸泡在蒸餾水或者生理鹽水或PBS中吸水溶脹至平衡狀態，記錄其直徑為D2，按照如下公式：體積膨脹率＝(D2/D1)³，計算得到材料在水或者生理鹽水或PBS中的體積膨脹率。