[發(fā)明專(zhuān)利]一種光照-鎂離子雙交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410149353.8
• 申請(qǐng)日: 2014-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103923224A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王家偉;尹苗;徐飛;鄧婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08B37/04
• 分類(lèi)號(hào): C08B37/04;C08J3/28;C08J3/24
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

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技術(shù)領(lǐng)域????

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，涉及一種海藻酸鹽水凝膠及其制備方法，具體涉及一種光照-鎂離子雙交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

由創(chuàng)傷、腫瘤、感染、發(fā)育異常等原因?qū)е碌墓侨睋p一直是臨床治療的難點(diǎn)。骨移植是重建缺損骨組織的主要方法，但采用自體骨移植時(shí)，自體骨的來(lái)源較少，且會(huì)給病人帶來(lái)一定痛苦；采用異體骨移植時(shí)又存在感染、排斥反應(yīng)等問(wèn)題。組織工程學(xué)的發(fā)展為研制理想的骨移植物提供了一條全新的思路。支架是骨組織工程的三要素之一，除了無(wú)毒、無(wú)免疫原性、可降解和良好的機(jī)械性能之外，支架還應(yīng)能有效促進(jìn)種子細(xì)胞的粘附、增殖以及定向分化，從而引導(dǎo)組織再生。

海藻酸是從可再生資源如褐藻或細(xì)菌中提取出的天然線性分子多糖，具有無(wú)毒、無(wú)免疫原性，來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、易塑形、可降解等一系列優(yōu)勢(shì)。作為骨組織工程支架，藻酸鹽水凝膠可通過(guò)注射的方法進(jìn)行應(yīng)用，從而減小了手術(shù)創(chuàng)傷，適用于形狀復(fù)雜的骨缺損。但海藻酸鹽水凝膠支架仍然存在一些不足。比如，海藻酸鹽水凝膠采用離子交聯(lián)制備時(shí)，聚合速率常常過(guò)快，導(dǎo)致水凝膠結(jié)構(gòu)不均勻；凝膠中的二價(jià)陽(yáng)離子也容易與周?chē)h(huán)境發(fā)生離子交換，進(jìn)而導(dǎo)致凝膠溶解，失去凝膠特性。當(dāng)海藻酸鹽水凝膠采用光交聯(lián)制備時(shí)，雖然具備良好的理化性能，但水凝膠的高度親水性導(dǎo)致細(xì)胞粘附性能較差，且單純的水凝膠支架缺乏骨誘導(dǎo)性（Jeon,?O.,?et?al.?Biomaterials,?2009.?30(14):?p.?2724-34）。

近年來(lái)，大量體內(nèi)、外研究表明：某些二價(jià)陽(yáng)離子具有一些潛在的生物學(xué)作用，能有效調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化，甚至組織形成。在支架材料中引入適量具有生物活性的二價(jià)陽(yáng)離子已成為改善材料生物性能的新途徑。比如，Place等利用離子交聯(lián)的方式將鍶、鋅離子引入到海藻酸鹽水凝膠支架中，通過(guò)離子交換，將生物活性離子緩釋出來(lái)促進(jìn)種子細(xì)胞的分化（Place,?ES.,?et?al.?Tissue?Eng?Part?A.?2011?Nov;17(21-22):2713-22)。鎂離子是人體內(nèi)含量第四豐富的陽(yáng)離子，是維持健康骨生長(zhǎng)、發(fā)育和穩(wěn)定的必需元素，被證實(shí)具有廣泛的生物學(xué)效應(yīng)。除了與鍶、鋅離子相似的、在促進(jìn)細(xì)胞增殖及分化方面的作用外，鎂離子還被證實(shí)能促進(jìn)前成骨細(xì)胞在支架上的粘附（Park,?J.W.,?et?al.?Clin?Oral?Implants?Res.?2010?Nov;21(11):?1278-87）。通過(guò)引入鎂離子對(duì)支架進(jìn)行改性，不僅成本低，還具有較好的穩(wěn)定性，不像載細(xì)胞因子、蛋白、藥物時(shí)存在變性失效的風(fēng)險(xiǎn)。

過(guò)去，鎂離子一直被認(rèn)為不能使海藻酸鹽發(fā)生離子交聯(lián)。最近，Topuz證實(shí)單獨(dú)使用鎂離子也可制備出海藻酸鹽水凝膠，只是交聯(lián)時(shí)所用的離子濃度較高，交聯(lián)時(shí)間更長(zhǎng)?(Topuz,?F.,?et?al.?Soft?Matter?,?2012,?8,?4877-4881)。然而，僅用鎂離子交聯(lián)形成的海藻酸鹽水凝膠結(jié)合力較弱，易溶脹破裂，穩(wěn)定性差。因此，單獨(dú)鎂離子交聯(lián)的海藻酸鹽水凝膠不能直接應(yīng)用于組織工程。

基于以上論述，我們選擇采用光照-離子雙交聯(lián)的方法將鎂離子引入到海藻酸鹽水凝膠上。以光交聯(lián)為主，保證了支架的穩(wěn)定性；以離子交聯(lián)為輔，通過(guò)鎂離子的慢速交聯(lián)特性保證海藻酸鹽水凝膠的可控性。當(dāng)凝膠在體內(nèi)通過(guò)離子交換釋放鎂離子時(shí)，則賦予支架一定的生物學(xué)活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠穩(wěn)定性差和光交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠生物活性差的不足，提供一種具有穩(wěn)定性、可控性、生物活性的光照-鎂離子雙交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠及其制備方法。

一種光照-鎂離子雙交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

將可光交聯(lián)海藻酸鹽溶解到含有光引發(fā)劑的去離子水中，再與MgSO₄溶液充分混勻，形成凝膠前體溶液，凝膠前體溶液中可光交聯(lián)海藻酸鹽的濃度為2g/100mL，光引發(fā)劑的濃度為0.05g/100mL，MgSO₄的濃度為1~500?mM；將凝膠前體溶液滴入模具中，然后將模具置于紫外燈下，照射時(shí)間為5~60?min，得到雙交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠。

所述的光引發(fā)劑為I2959。

所述的紫外燈，其波長(zhǎng)為365?nm，強(qiáng)度為8?mW/cm²。

所述的照射時(shí)間為10?min。