[發明專利]一種改性明膠在水包空氣乳液中的應用、多孔凝膠及其制備

在審

• 申請號: 201910072576.1
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109897387A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 陳云華;徐銘健
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L89/00
• 分類號: C08L89/00;C08K3/34;C08J3/24;C08J3/28;C08J3/075;C08J9/00;C08H1/00;A61L27/02;A61L27/22;A61L27/50;A61L27/52;A61L27/56
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發明屬于醫用高分子材料的技術領域，公開了一種改性明膠在水包空氣乳液中的應用、多孔凝膠及其制備。所述改性明膠在乳液中的應用，用作穩定乳液的表面活性劑；改性明膠為甲基丙烯酸酐改性明膠；乳液為水包空氣乳液。所述水包空氣乳液，主要由甲基丙烯酸酐改性明膠與水通過高速均質得到；還包括無機粒子、光引發劑。所述多孔凝膠通過以下方法得到：1)甲基丙烯酸酐改性明膠、光引發劑與無機粒子在水中高速均質，得到乳液；2)將乳液光照交聯，獲得多孔凝膠。本發明利用甲基丙烯酸酐改性明膠作為表面活性劑，能形成穩定水包空氣乳液，在制備多孔凝膠時，未加入化學交聯劑，環保，安全；所制備的多孔凝膠具有較好的力學性能，生物相容性好。

技術領域

本發明屬于生物醫用高分子材料技術領域，具體涉及一種改性明膠在水包空氣乳液中的應用，用作穩定乳液的表面活性劑，并利用乳液制備的多孔水凝膠及其制備方法。

背景技術

水凝膠用作藥物輸送、細胞包裹和組織工程支架，可有效模擬天然細胞外基質(ECM)。然而，若是包裹于密實水凝膠中，細胞的粘附及擴增將受限于空間，從而影響細胞生長及組織再生。近年來，多孔水凝膠用作細胞輸送載體及三維培養備受關注。在水凝膠中引入多孔結構，不僅可以改善水凝膠的滲透性，還可以快速傳導營養和氧氣，為細胞生長和ECM沉積創造空間。

目前，乳液模板、冷凍干燥、鹽粒模板和3D打印等方法已運用于水凝膠造孔來制造大孔水凝膠。這些方法中，乳液模板具有獨特優勢，可為水凝膠制備孔洞相互連通的開孔結構，非常有利于營養交換及細胞遷移生長。乳液模板分為水包油型和油包水型，當內相體積高于74％，可獲得高內相乳液(HIPEs)。單體或水凝膠前體和交聯劑通常溶解在連續水相中，與有機溶劑乳化后，通過水相聚合或固化可獲得多孔凝膠。

為調控該類水凝膠的孔徑和孔隙率，表面活性劑極為關鍵。乳液模板可以通過大分子表面活性劑或膠體粒子穩定，比如合成聚合物、蛋白質，無機氧化物顆粒、氧化石墨烯(GO)、纖維素納米晶體、微凝膠等。然而，目前報道的乳液模板法制備的多孔水凝膠都涉及使用有機溶劑，用作分散相，需多步純化步驟去除有機溶劑，以減小細胞毒性。此外，大部分表面活性劑不可降解，一定程度影響所制備的多孔凝膠的生物應用。

發明內容

為了克服現有技術的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種改性明膠在水包空氣乳液中的應用。本發明通過對明膠的化學接枝改性，并將其用作水包空氣乳液的表面活性劑，使得水包空氣乳液具有較好的穩定性。

本發明的另一目的在于提供一種多孔水凝膠及其制備方法。本發明的多孔水凝膠是利用上述水包空氣乳液制備得到。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種改性明膠在乳液中的應用，用作穩定乳液的表面活性劑；所述改性明膠為甲基丙烯酸酐改性明膠。

甲基丙烯酸酐改性明膠(GelMA)的接枝率為50％～85％。

甲基丙烯酸酐改性明膠是由甲基丙烯酸酐對明膠進行改性得到。

甲基丙烯酸酐改性明膠具體通過以下方法制備得到：

(S1)采用PBS溶液將明膠溶解，獲得明膠溶液；(S2)向明膠溶液中緩慢加入甲基丙烯酸酐，反應，后續處理，獲得甲基丙烯酸酐改性明膠。

所述明膠與甲基丙烯酸酐的用量比為(2～10)g：(5～20)mL。所述明膠與PBS溶液的用量比為(2～10)g：(20～100)mL。

所述甲基丙烯酸酐以滴加的方式加入，滴加的速度為1-3mL/min；所述反應的溫度為40～60℃，反應的時間為4～10h。反應結束后，用PBS稀釋反應以終止反應。所述后續處理是指將反應后的溶液進行透析，離心，取上層液，冷凍干燥。透析的透析袋為透析袋(8-14KDa)，用水進行透析。離心的轉速為3000～6000rpm。

所述乳液為水包空氣乳液。