[發明專利]兒茶醛交聯膠原水凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 201711116846.1
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN108003357A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 段煉;向紅昭;楊瀟;劉琳東;李姣
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/24;C08L89/00;C08K5/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻

本發明公開了一種兒茶醛交聯膠原水凝膠及其制備方法，該方法包括如下步驟：先將膠原溶液經過孵化處理自組裝形成膠原纖維，再將膠原纖維浸泡在兒茶醛溶液中發生接枝反應，然后加入高碘酸鈉溶液使兒茶醛溶液中的兒茶醛發生氧化自聚集反應在膠原纖維間形成分子間交聯，最后經過純化處理得到兒茶醛交聯膠原水凝膠。本發明的兒茶醛交聯膠原水凝膠的制備方法中采用兒茶醛作為交聯劑，通過兒茶醛的醛基與膠原賴氨酸中的游離氨基反應，將兒茶酚基團接枝到膠原分子上，未反應的兒茶醛分子通過氧化自聚集，和接枝到膠原分子上的兒茶酚基團反應，在膠原分子間形成交聯鍵，強化膠原纖維形成的三維網絡結構，增強膠原水凝膠的力學性能和耐酶解能力。

技術領域

本發明涉及膠原水凝膠制備的技術領域，具體地指一種兒茶醛交聯膠原水凝膠及其制備方法。

背景技術

膠原是在動物的皮、筋腱、骨骼和血管等組織中存在的細胞外基質蛋白，其分子量約為300KDa，是一種天然高分子材料。從生物體組織中提取的未變性膠原分子保持著其在動物體內時的結構，即由三條多肽鏈相互纏繞而成的右手超螺旋結構，具有低抗原性、良好的生物相容性和生物功能性等諸多優點。在生理條件下，膠原可以自組裝形成膠原纖維，膠原纖維能進一步形成三維網絡結構，并束縛住填充在其間的水，使溶液轉變為水凝膠。膠原纖維形成的網絡結構賦予水凝膠橡膠似的高彈性和非線性改變形狀的塑性，同時網絡結構對水的束縛使水凝膠不具有流動性。因此，膠原水凝膠常被作為組織填充物、支架材料、藥物載體而廣泛應用于組織工程、傷口敷料、藥物緩釋等生物醫藥領域。

然而，這種膠原水凝膠力學性能較弱，在加工和使用中容易破碎，此外，膠原水凝膠熱穩定性較差，受熱后易導致膠原的二級結構被破壞而發生變性，并喪失膠原優良的生物功能性。膠原水凝膠的這些缺陷制約了相關產品的開發和應用。化學交聯可以在一定程度上提升膠原水凝膠的性能，例如采用戊二醛對膠原水凝膠交聯可以提高膠原水凝膠的熱穩定性，但戊二醛的生物毒性限制了其在生物醫藥等領域的應用；采用生物毒性較小的碳二亞胺或琥珀酰亞胺的酯類衍生物交聯，雖然也能提升膠原水凝膠的熱穩定性和力學性能，但其效果不夠理想。

鑒于膠原水凝膠存在的上述缺點，使用生物毒性小的化學交聯劑改性，并獲得性能較好的膠原水凝膠，以適應生物醫藥等領域性能要求是很有必要的。

發明內容

本發明的目的就是要提供一種兒茶醛交聯膠原水凝膠及其制備方法，該方法通過兒茶醛交聯形成的交聯鍵強化膠原的三股螺旋結構，使其不易發生熱變性，從而提高膠原水凝膠的熱穩定性。

為實現上述目的，本發明所提供的一種兒茶醛交聯膠原水凝膠，其特征在于，該兒茶醛交聯膠原水凝膠的結構式如下式：

式中，n為1～1000內的整數；col為膠原。

進一步地，所述兒茶醛交聯膠原水凝膠的彈性模量為741～1033Pa，熱變性溫度為50～76℃。

本發明還提供一種兒茶醛交聯膠原水凝膠的制備方法，包括如下步驟：先將膠原溶液經過孵化處理自組裝形成膠原纖維，再將膠原纖維浸泡在兒茶醛溶液中發生接枝反應，然后加入高碘酸鈉溶液使兒茶醛溶液中的兒茶醛發生氧化自聚集反應在膠原纖維間形成分子間交聯，最后經過純化處理得到兒茶醛交聯膠原水凝膠。

進一步地，所述膠原溶液的制備方法具體為：將膠原海綿和醋酸溶液攪拌反應至完全溶解，再加入磷酸鹽緩沖液攪拌均勻，最后在冰浴下加入氫氧化鈉溶液調節pH至7.0～7.8即可；所述膠原溶液中膠原的濃度為1～10mg/mL。

進一步地，所述膠原溶液孵化處理具體為：將膠原溶液置于37℃的水浴中靜置反應2～3h。

進一步地，所述兒茶醛溶液為兒茶醛與蒸餾水和/或二甲亞砜的混合液；所述兒茶醛溶液中兒茶醛的摩爾濃度為0.05～0.2mol/L；所述膠原纖維與兒茶醛的添加量按摩爾量之比為0.2-2:1。