[發明專利]瓊脂糖-明膠接枝物溫敏水凝膠及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201910392021.5
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN110218342A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 湯順清;黃秀英
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08G81/00;A61K9/06;A61K47/42;A61K47/36;A61L27/22;A61L27/20;A61L27/52;A61L27/50;C08L87/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蘇運貞

本發明公開了一種瓊脂糖?明膠接枝物溫敏水凝膠及其制備方法與應用。本發明利用可溶性N,N?羰基二咪唑將降解瓊脂糖的羥基活化，然后再與明膠上的氨基反應形成酰胺鍵，利用明膠在37℃下可溶的特性將未反應的明膠去除，利用明膠改善瓊脂糖的生物活性和降解性能，同時采用瓊脂糖賦予明膠體溫(37℃)下成膠的特性，且降低了材料的免疫原性，得到的瓊脂糖?明膠接枝物溫敏水凝膠可將細胞包埋并為細胞提供適合生長環境的三維水凝膠支架，同時也可作為控釋系統將基因蛋白藥物負載其中，用于組織修復或疾病診療。本發明的瓊脂糖?明膠接枝物溫敏水凝膠制備方法簡單，無需交聯劑，制備得到的溫敏水凝膠具有免疫原性低，易降解，生物活性好。

技術領域

本發明涉及于醫用技術領域，特別涉及一種瓊脂糖-明膠接枝物溫敏水凝膠及其制備方法與應用。

背景技術

水凝膠操作方便，能為組織修復攜帶細胞、生長因子等功能組分。水凝膠具有以下優點：一、提供類似于軟組織的高度水合環境，在植入后，其柔韌的特性可減少周圍組織的摩擦或機械刺激；二、具有孔互連的半透膜，允許物質的運輸，包括為負載的細胞提供營養物和運輸代謝廢物；三、可以保護包裹的細胞免受宿主免疫系統的免疫攻擊；四、可以很容易地進行功能化或攜帶功能組分，以增強細胞-材料的相互作用，通過促進細胞活力或特異性地將細胞分化來加強細胞的治療功效(Choe G,Park J,Park H,et al.HydrogelBiomaterials for Stem Cell Microencapsulation[J].Polymers,2018,10(9).)。

瓊脂糖是由1,4-連接的3,6-脫水-1-半乳糖和1,3-連接的-D-半乳糖組成的衍生物。瓊脂糖水凝膠是一種可逆的凝膠，可在冷卻或加熱時固化或液化，因此，不需要特殊的離子或添加劑來引起凝膠化。瓊脂糖常用于生物醫學研究，特別是在分子生物學中，因為它價格低廉且無免疫原性，具有優異的凝膠特性，在體外3D培養研究中，已經證明水凝膠具有維持細胞表型的作用。然而，純瓊脂糖凝膠的缺點是它們具有極低的細胞黏附能力和難降解的特點(Shin S,Ikram M,Subhan F,et al.Alginate/marine collagen/agarosecomposite hydrogels as matrices for biomimetic 3D cell spheroid formation[J].RSC Advances,2016,6(52):46952-46965.)，因此，常使用具有生物活性或加快其降解的材料將其改性。

明膠是膠原蛋白不可逆水解得到的產物，具有良好的生物相容性，生物降解性等，目前在生物材料領域應用非常廣泛。明膠在生理溫度(37℃)下溶解為溶液，當溫度降低(<29℃)時形成凝膠，因此，經常將明膠改性以確保其在體溫下處于穩定的凝膠狀態。使用化學交聯劑如戊二醛對明膠進行交聯，所得水凝膠雖然有很好的穩定性，但交聯劑的毒性會對細胞或所負載的生物活性物質造成不利影響(王楊.明膠接枝改性及其復合水凝膠支架的研究[D].北京化工大學，2014)。目前也有一些產品使用明膠和一些具有成膠性能的材料共混，但不能克服明膠在37℃大量損失以及混合均勻度欠缺的問題。將明膠甲基丙烯酸酯(GelMA)水凝膠暴露于UV光使其鏈間形成共價交聯來獲得穩定的結構是最常用的方法。但也有研究稱使用UV光固化交聯負載細胞的水凝膠的關鍵問題是UV或UV誘導的自由基對細胞和DNA的損害(Mellati A,Fan C M,Tamayol A,et al.Microengineered 3D cell-ladenthermoresponsive hydrogels for mimicking cell morphology and orientation incartilage tissue engineering.[J].Biotechnology&Bioengineering,2017,114(1):217-231.)。使用物理交聯法制備含明膠的水凝膠可以避免化學交聯劑的使用，更加受到青睞。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種瓊脂糖-明膠接枝物溫敏水凝膠的制備方法。