[發明專利]一種光交聯的γ-聚谷氨酸水凝膠及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010081766.2
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111253592B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 遲波;王鵬輝;楊榮;劉帥;劉鑫;王曉雪
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/28;C08J3/24;C08G69/48;A61L27/18;A61L27/52;A61L27/56;A61L27/50;C08L77/04
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;邵林

本發明公開一種光交聯的γ?聚谷氨酸水凝膠及其制備方法和應用，制備方法包括將甲基丙烯酸?2?氨基乙基酯鹽酸鹽修飾的γ?聚谷氨酸聚合物與含有Fe³⁺的光引發劑溶液混合后，紫外光照射即得。本發明通過甲基丙烯酸?2?氨基乙基酯鹽酸鹽上的碳碳雙鍵通過光照產生自由基聚合以及Fe³⁺的配位作用，將γ?聚谷氨酸交聯在一起，形成三維網絡結構的水凝膠，具有機械可調、生物相容性好、可生物降解、光照成型等優點，實施條件溫和可控，可應用于醫用敷料及組織工程材料等領域。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料領域，具體涉及一種光交聯的γ-聚谷氨酸水凝膠三維支架及其制備方法和在組織工程中的應用。具體是通過光引發甲基丙烯酸-2-氨基鹽酸鹽修飾的聚谷氨酸交聯的方法得到水凝膠多孔支架材料。

背景技術

水凝膠是一種高含水的三維網狀結構的高聚物，可以通過改變高聚物材料的交聯密度來調控三維網狀結構中孔徑的大小，做到程序化控制凝膠材料的含水量，使其在水中維持溶脹但不溶解的狀態。并且這種三維網狀結構可以很好的模擬細胞外基質，對軟體組織進行有針對性地修復與重建，這一方法為組織工程領域提供了新的思路。此外，擁有仿似細胞外基質的水凝膠可以維持正常細胞的增殖、分化，以及擁有高度匹配缺損部位的能力，被視為一種比較理想的軟組織替代材料，廣泛地應用于組織工程領域，如：藥物載體、創面修復和組織工程支架等。

γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是一種水溶性高分子多肽，由D-谷氨酸或L-谷氨酸通過α-氨基和γ-羧基經過酰胺化反應形成γ-酰胺鍵聚合形成的陰離子高聚物，主鏈上含有大量游離羧基，可以利用其特有化學性質進行接枝改性，其相對分子質量在100kDa～1000kDa之間，是一種酸性氨基酸聚合物，可通過化學合成法、提取法和微生物發酵法獲得，具有優異的生物相容性、生物可降解性、保濕等特點，而且其結構與蛋白質的二級結構有相似性，因此在在蛋白質的結構模擬、生物醫學領域應用方面被認為是最具應用潛力的生物材料之一。

目前，水凝膠材料的制備方法主要包括化學交聯、物理交聯、光引發聚合以及酶促交聯等四種交聯方式。但現有技術的成型方式往往不夠溫和，在成膠過程中，存在生物相容性差或機械強度不足等問題。

發明內容

針對上述現有技術的問題，本發明提供一種光交聯的γ-聚谷氨酸水凝膠及其制備方法和應用，本發明通過光引發自由基聚合和Fe³⁺的配位化學，將聚谷氨酸交聯在一起，形成的水凝膠成型后可作為多孔支架，具有合成工藝簡單、反應條件溫和、純水相體系生物相容性好、機械性能可調等特點，可以廣泛的應用組織工程材料等領域。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種光交聯的γ-聚谷氨酸水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

(1)向含有γ-聚谷氨酸的水溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)后活化；之后加入甲基丙烯酸-2-氨基乙基酯鹽酸鹽反應后透析，得到甲基丙烯酸-2-氨基乙基酯鹽酸鹽修飾的γ-聚谷氨酸聚合物；

(2)將所述甲基丙烯酸-2-氨基乙基酯鹽酸鹽修飾的γ-聚谷氨酸聚合物加入到含有Fe³⁺的光引發劑溶液中，得到原液；將所述原液于紫外光下照射，即得所述光交聯的γ-聚谷氨酸水凝膠。

優選的，步驟(1)所述的反應的時間為12～48h。

優選的，步驟(1)中，所述γ-聚谷氨酸的分子量為10萬～200萬道爾頓。

優選的，步驟(1)中，所述含有γ-聚谷氨酸的水溶液的濃度為10～30g/L。

優選的，步驟(1)中，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽與N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為3:1～1:2；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽與γ-聚谷氨酸中羧基的摩爾比為3:1～1:3。