[發明專利]一種雙網絡水凝膠組合物、雙網絡水凝膠生物支架及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201811102401.2
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN110922645A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 張馨之;馬騁;鄧坤學;袁玉宇
• 申請（專利權）人: 廣州邁普再生醫學科技股份有限公司
• 主分類號: C08L5/08
• 分類號: C08L5/08;C08L89/00;C08J3/075;A61L27/52;A61L27/20;A61L27/22;A61L27/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 馮振寧

本發明公開了一種雙網絡水凝膠組合物、雙網絡水凝膠生物支架及其制備方法和應用。所述雙網絡水凝膠組合物包括醛基化透明質酸、羧甲基殼聚糖，乙烯基明膠和光交聯引發劑，其中，醛基化透明質酸和羧甲基殼聚糖的質量比為1:1~5:1，乙烯基明膠與羧甲基殼聚糖的質量比為1:2~5:1。組合物中的醛基化透明質酸和羧甲基殼聚糖反應得到第一網絡，乙烯基明膠光引發自由基聚合制備第二網絡結構，形成的雙網絡水凝膠生物支架具備良好的結構穩定性、細胞相容性、生物安全性和優異的結構保真度，通過控制各組分的比例可調節水凝膠生物支架的壓縮模量，使其達到壓縮模量10~100KPa，適用于各類組織體的打印，且打印細胞活性在80%以上，進一步擴大了細胞生物支架材料的應用。

技術領域

本發明涉及生物醫用材料技術領域，更具體地，涉及一種雙網絡水凝膠組合物、雙網絡水凝膠生物支架及其制備方法和應用。

背景技術

現今，透明質酸、殼聚糖和明膠等材料作為可降解支架已在組織工程領域展開了廣泛研究。透明質酸（HA）是一種天然可降解且降解產物可以被機體吸收的生物醫學材料，在臨床上用途也十分廣泛。HA具有較強的黏彈性和潤滑性，經過交聯能夠形成連續的大分子網狀結構，不僅可以保持良好的生物相容性和天然的生物降解代謝方式，而且具有更好的機械強度和穩定性。高分子量的透明質酸能主動刺激內皮細胞的增生和轉移，誘導體內血管生成，降解后的低分子量HA具有促血管生成作用。羧甲基殼聚糖也被稱為水溶性甲殼素，具有優異的抗菌抗感染特性，因此可用于大面積燒傷燙傷，對于抗感染和促進傷口愈合效果很好，因此以殼聚糖作為細胞支架不僅具有優秀的生物相容性并能維持支架結構，維持細胞形態和表型，還能促進細胞黏附與增殖，誘導組織再生。但現有的單組分水凝膠生物墨水在體系培養過程中缺少功能性，比如材料的可打印性與打印結構的相似性之間的矛盾，生物支架機械強度與優異的生物活性和生物降解性之間的矛盾。現有技術中的雙網絡水凝膠生物支架多通過化學交聯同時實現良好的功能性和生物相容性也是生物支架材料突破瓶頸的關鍵問題。

因此通過多材料復合的生物墨水體系的建立，有望為對組織功能化培育的生物支架的發展提供幫助。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有水凝膠生物支架功能性和生物相容性的缺陷和不足，提供一種雙網絡水凝膠組合物，通過雙網絡水凝膠組合物組分之間的反應構筑具有結構穩定性、細胞相容性、生物安全性的第一網絡，利用紫外光輻照自由基聚合形成第二網絡結構，雙網絡結構有利于加強和維持結構長期穩定的性質，具有優異的結構保真度。

本發明的另一目的在于提供一種雙網絡水凝膠生物支架。上述雙網絡水凝膠生物支架包括通過邁克爾加成反應形成的第一網絡結構和通過紫外光引發自由基聚合反應形成的貫穿交錯的第二網絡結構。

本發明的又一目的在于提供一種雙網絡水凝膠生物支架的制備方法。

本發明的又一目的在于提供一種上述雙網絡水凝膠組合物在3D打印水凝膠生物支架中的應用。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：

一種雙網絡水凝膠組合物，所述雙網絡水凝膠組合物包括醛基化透明質酸、羧甲基殼聚糖、乙烯基明膠和光交聯引發劑，其中，醛基化透明質酸和羧甲基殼聚糖的質量比為1:1~5:1，乙烯基明膠與羧甲基殼聚糖的質量比為1:2~5:1。

本發明提供了一種包括醛基化透明質酸、羧甲基殼聚糖、乙烯基明膠、光交聯引發劑的雙網絡水凝膠組合物，通過控制體系中醛基化透明質酸與羧甲基殼聚糖、乙烯基明膠組分的比例來調節水凝膠生物支架的壓縮模量，使其達到壓縮模量10~100KPa。通過醛基化透明質酸及羧甲基殼聚糖進行邁克爾加成反應來構筑具有結構穩定性、細胞相容性、生物安全性的第一網絡；通過紫外光輻照引發乙烯基明膠聚合形成第二網絡，使其具有維持結構長期穩定的性質，即優異的結構保真度。

優選地，所述醛基化透明質酸和羧甲基殼聚糖的質量比為2:1，所述乙烯基明膠與羧甲基殼聚糖的質量比為2:1。