[發明專利]一種水凝膠、水凝膠的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201711195532.5
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN109836594B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 鄭吉;邵南;張里斯
• 申請（專利權）人: 杭州德柯醫療科技有限公司
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L5/04;C08K5/098;A61L27/20;A61L27/52;A61L27/04
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 李麗華

本發明涉及一種水凝膠的制備方法，其包括如下步驟：制備水溶液：將水與輔料混合形成水溶液；制備懸濁液：將堿土金屬鹽與所述水溶液混合形成懸濁液，并使30?50％的堿土金屬鹽溶解于所述水溶液中；制備水凝膠：將所述懸濁液與海藻酸鹽水溶液均勻混合形成水凝膠。本發明還涉及一種用該制備方法制備的水凝膠及其應用方法。

技術領域

本發明涉及醫療領域，尤其涉及一種適用于生物體植入的水凝膠、該水凝膠的制備方法及其應用。

背景技術

水凝膠是一種被水充分稀釋的交聯體系，具有三維網絡交聯的高分子結構，其含有大量的親水基團，可將水填充在其內，使得水凝膠整體力學性能與軟組織相似。從而使得水凝膠兼具固體和液體兩方面的性質，具有應答外部環境而改變自身形狀的特性。水凝膠在作為組織工程材料時具有如下優點：(1)水凝膠內部含有大量的水，有效維持組織微環境平衡；(2)生物相容性良好，組織刺激性較低；(3)可原位凝膠化或通過注射填充任意形狀的空腔。以上特點使水凝膠在生物醫學，如生物支架、細胞培養、藥物控釋、生物傳感器等領域具有廣闊的應用前景。

根據合成材料的不同，水凝膠分為合成高分子水凝膠和天然高分子水凝膠，其中，天然高分子由于具有更好的生物相容性、對環境更好的敏感性及更豐富的來源從而應用較為廣泛。海藻酸是一種重要的天然高分子，是海洋生物天然產生的聚合物，具有在生理學相關溫度下發展和固化形成凝膠的獨特能力，并具有良好的生物相容性和無免疫原性，不引起人體異體排斥反應和過敏反應，因此可用來制備天然高分子水凝膠。通常，海藻酸由β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古洛糖醛酸(G)兩種單體構成，可轉化為海藻酸鹽的形式應用。當一個二價堿土金屬離子和來自兩條不同海藻酸鹽聚合物鏈各自的一個G基團的負電荷形成離子鍵，兩條聚合物發生交聯，許多條聚合物間發生這樣的多重交聯，從而總體形成交聯網絡，同時這些網絡的鏈含有大量親水集團，便形成了水凝膠。

用于生物醫學中組織工程的可注射植入材料必須具備的特性為：結構均勻、無毒、良好的生物相容性、適當的生物降解度、可注射性、合適的粘度、固化迅速并且條件溫和，保證注射后留在需填充的位置，過程中應不放熱或者放熱較少避免損害周圍組織，適宜的機械強度以抵抗原位壓力，可用常規方法滅菌等。在現有技術中，當海藻酸鹽溶液和具有高溶解度的堿土金屬鹽溶液膠凝時，體系會立刻發生交聯，在接觸面產生一層高強度凝膠，形成大量微球、膠囊、纖維狀水凝膠，其內部儲能模量并不均勻。因此，當要求水凝膠通過較長導管并從30G以下針頭向外注射時，此類凝膠中儲能模量較大的部分會堵塞針頭，使短時間內推送壓力迅速增長，不利于水凝膠的注射和植入。

此外，在外科手術或實驗時，存在現場制備水凝膠的需求，以便將水凝膠注射至在生物體，例如人體的心肌?，F場制備的水凝膠可避免交叉污染等一系列問題。但是，目前的水凝膠在現場制備時，所需時間長，容易耽擱手術或實驗時間。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種可快速制備的、且利于水凝膠的注射和植入的水凝膠、該水凝膠的制備方法及其應用方法。

為實現上述目的，本發明在第一方面提供了一種快速制備水凝膠的方法，其包括如下步驟：

將水與輔料混合形成水溶液；

將堿土金屬鹽與所述水溶液混合形成懸濁液，并使30％-50％的堿土金屬鹽溶解于所述水溶液中；

將所述懸濁液與海藻酸鹽水溶液均勻混合形成水凝膠；

其中，海藻酸鹽與堿土金屬鹽為不同種鹽。

進一步地，所述堿土金屬鹽的粒徑大于300微米。

進一步地，所述堿土金屬鹽與所述水溶液的混合時間小于等于1小時。

進一步地，所述堿土金屬鹽為含有鎂、鈣、鍶、鋇的堿土金屬鹽，所述堿土金屬鹽的形式為硫酸鹽、檸檬酸鹽、葡萄糖酸鹽、乳酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、海藻酸鹽中的至少一種。