[發明專利]一種高強度可降解水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201710841822.6
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN109517118B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 劉文廣;張絮然
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08F290/00
• 分類號: C08F290/00;C08F220/58;A61L31/04;A61L31/14
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎;張靜

本發明公開一種高強度可降解水凝膠及其制備方法，利用甲基丙烯酰化明膠交聯聚N?丙烯酰甘氨酸，綜合了甲基丙烯酰化明膠的可降解性和聚N?丙烯酰甘氨酸水凝膠的高強度，該凝膠同時具有高強特性和可降解性。

技術領域

本發明屬于水凝膠技術領域，更加具體地說，涉及一種高強度可降解水凝膠的制備，具體為一種N-丙烯酰甘氨酸-甲基丙烯酰化明膠(P(ACG/GelMA))水凝膠的制備，該水凝膠利用甲基丙烯酰化明膠交聯聚N-丙烯酰甘氨酸，綜合了甲基丙烯酰化明膠的可降解性和聚N-丙烯酰甘氨酸水凝膠的高強度，該凝膠同時具有高強特性和可降解性。

背景技術

在過去的十年間，得益于如雙網絡水凝膠、納米復合水凝膠、超分子水凝膠等高強水凝膠體系的快速發展，水凝膠已不僅僅限于是一種“軟而濕”的材料。同時，由于高強水凝膠仍然保有水凝膠含水量高的特性，也就是說高強度水凝膠與傳統水凝膠相同可在藥物和細胞傳遞時提供有益的富水環境，這使高強度水凝膠在組織工程方面的應用仍然保有一定的優勢。(Gkioni,K.；Leeuwenburgh,S.C.G.；Douglas,T.E.L.；Mikos,A.G.；Jansen,J.A.Mineralization of hydrogels for bone regeneration.Tissue Eng.,Part B,2010,16,577-585.)不僅如此，由于對高強水凝膠研究的不斷深入，水凝膠在硬組織修復方面的應用已經實現。(Xu,B.；Zheng,P.；Gao,F.；Wang,W.；Zhang,H.；Zhang,X.；Feng,X.；Liu.W.A mineralized high strength and tough hydrogel for skull boneregeneration.Adv.Funct.Mater.,2017,27,1604327.)然而，高強水凝膠一般被應用于支撐材料，其不可降解性極大地限制了其細胞或藥物傳遞的有效性。因此，不可降解性在某種程度上限制了高強水凝膠在組織工程方面的應用。

不久前，我們通過合成并聚合一種側鏈上有一個氨基和一個羧基的單體N-丙烯酰甘氨酸(ACG)，制備了聚N-丙烯酰甘氨酸(PACG)超分子水凝膠。(Gao,F.；Zhang,Y.；Li,Y.；Xu,B.；Cao,Z.；Liu,W.Sea cucumber-inspired autolytic hydrogels exhibitingtunable high mechanical performances,repairability,and reusability.ACSAppl.Mater.Interfaces,2016,8,8956-8966.)由于在不同pH值下PACG水凝膠中存在羧基氫鍵動態的形成與破壞過程，PACG水凝膠在酸性條件下可形成穩定且高強的水凝膠網絡，在中性或堿性條件下可緩慢解離。然而，由于其降解性和高強性無法在同一條件下實現，因此嚴格來說，PACG水凝膠并不是真正意義上的高強可降解水凝膠。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高強度可降解水凝膠及其制備方法，以N-丙烯酰甘氨酸為主體的高強可降解水凝膠，具體為N-丙烯酰甘氨酸-甲基丙烯酰化明膠(P(ACG/GelMA))水凝膠，該材料同時擁有高強特性和可降解性，即利用甲基丙烯酰化明膠(GelMA)交聯N-丙烯酰甘氨酸(ACG)可形成高強且可降解的水凝膠。單純ACG聚合物容易在水中和/或堿性條件進行解離或者降解，但在本發明中兩者共聚之后的水凝膠在堿性條件下(接近人體體內環境的pH值條件下，如7—8)穩定存在并保持水凝膠形狀，表現出達到MPa的拉伸和壓縮強度，且表現出持續緩慢降解。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

一種高強度可降解水凝膠及其制備方法，將單體N-丙烯酰甘氨酸、甲基丙烯酰化明膠以及引發劑均勻分散在水中，而后在無氧條件下通過引發劑的作用引發N-丙烯酰甘氨酸和甲基丙烯酰化明膠上的碳碳不飽和鍵進行自由基聚合反應，以實現單體N-丙烯酰甘氨酸和甲基丙烯酰化明膠的共聚，形成具有高強特性和可降解性的水凝膠。