[發明專利]一種PVA超分子水凝膠及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710904815.6
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN109575315B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 趙嫣然;楊振忠;屈小中;邱東;楊迪
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L29/04;C08K5/55;A61K47/32;A61K9/06;A61L27/16;A61L27/52;A61L27/50
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

本發明公開了一種PVA超分子水凝膠及其制備方法與應用。所述制備方法包括如下步驟(1)或(2)：分別制備聚乙烯醇水溶液、4?羧基苯硼酸水溶液或4?羧基苯硼酸鹽水溶液，按照下述步驟(1)或(2)即得到PVA超分子水凝膠：(1)將聚乙烯醇水溶液與4?羧基苯硼酸水溶液和/或4?羧基苯硼酸鹽水溶液混合，經凝膠化成型即得；(2)聚乙烯醇水溶液和4?羧基苯硼酸水溶液和/或4?羧基苯硼酸鹽水溶液經單獨或混合后注入混合注射裝置，經注射成型即得。本發明PVA超分子水凝膠可作為注射材料。本發明PVA超分子水凝膠可用于藥物包封與輸送、組織工程或組織修復中，所述組織修復優選軟骨組織的修復。

技術領域

本發明涉及一種水凝膠及其制備方法與應用，具體涉及一種PVA超分子水凝膠其制備方法與應用。

背景技術

水凝膠是一種以水為分散介質的三維網絡交聯結構的高分子材料，與人體組織相似的高含水量高分子材料，通過改性可以得到良好的組織相容性、可降解性以及較低的細胞毒性，這些特性使其在藥物輸送和組織修復中擁有廣泛的應用。

在生物醫學工程中，水凝膠可以作為組織修復材料，對受損傷的皮膚、血管、軟骨等組織進行修復，起到支架和載體的作用。由于組織破損的形狀往往并不規則，因此人們對具有可注射能力的原位凝膠化體系提出需求[Balakrishnan,B.；Jayakrishnan,A.,Self-cross-linking biopolymers as injectable in situ forming biodegradablescaffolds[J].Biomacromolecules 2014,15,4495-4508.]。可注射水凝膠不僅可以對不規則形狀的受損部位完整填充，而且以注射形式植入的方法也將給患者帶來較小的創傷[Wang,H,；Heilshorn,S.C.,Adaptable hydrogel networks with reversible linkagesfor tissue engineering[J].Advanced Materials 2015,27,3717-3736]。可注射水凝膠的制備一般是預先制備出含有凝膠材料或者其他輔料的水溶液，注射進入體內后，材料間發生物理或化學相互作用導致交聯，這些相互作用包括疏水作用、離子間相互作用，原位化學反應如邁克爾加成、席夫反應、氧化還原反應等。不過對于生物醫學應用，上述凝膠化過程需在溫和的條件下進行，其pH、溫度、離子強度等物理條件應在生理環境條件范圍內[Li,Y,；He,C.；Wu,Y,；Chen,X.,Synergistic therapeutic efforts of Schiff’s basecross-linked injectable hydrogels for local co-delivery of metformin and 5-fluorouracil in a mouse colon carcinoma model[J].Biomaterials 2016,75,148-162.]。原位凝膠化能夠使水凝膠三維包封不同類型生物活性物質，如藥物、蛋白等，并使之緩慢釋放或控制釋放。此外，水凝膠還可三維包載細胞，作為組織工程支架使用。

水凝膠應用于組織工程領域的主要問題之一是其模量和強度與一些生物組織(如骨、軟骨組織)相比還有較大差距，因而研發高力學性能且具良好生物相容性的水凝膠材料是當前本領域的重要工作。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有可注射能力的模量可調的PVA(聚乙烯醇)超分子水凝膠及其制備方法，基于本發明PVA超分子水凝膠的可注射性和模量可調特性，其適用于可對藥物、生物活性分子和細胞進行裝載和輸送，可用于藥物輸送與組織工程領域。

本發明所提供的PVA超分子水凝膠，其化學組成包含聚乙烯醇(PVA)、4-羧基苯硼酸和/或4-羧基苯硼酸鹽和含多價陽離子的無機或有機鹽，由4-羧基苯硼酸/鹽在水介質中與聚乙烯醇間形成苯硼酸酯鍵、與多價陽離子間形成配合物和/或靜電相互作用進行交聯。

本發明所提供的PVA超分子水凝膠的制備方法，包括如下步驟：