[發(fā)明專利]一種海藻酸鹽水凝膠支架的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010089298.3
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111138690A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣山泉;鄧小紅;凌立新
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶文理學(xué)院
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L5/04;C08L51/00;C08F261/04;C08F220/56;A61L27/20;A61L27/16;A61L27/52;A61L27/50;A61L27/58
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本發(fā)明公開了一種海藻酸鈉水凝膠支架的制備方法。技術(shù)方案包括含有聚乙烯醇的丙烯酰胺改性，互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成型，交聯(lián)劑的使用。本發(fā)明的水凝膠支架是由海藻酸鈉和聚乙烯醇/丙烯酰胺兩種材料互穿互溶制備而成。將海藻酸鈉和聚乙烯醇/丙烯酰胺浸泡在含有鈣離子和硼酸鹽的水溶液中，擴(kuò)散進(jìn)入水凝膠網(wǎng)絡(luò)的鈣離子與海藻酸鈉高分子鏈上帶負(fù)電荷的羧酸基團(tuán)發(fā)生靜電作用，誘導(dǎo)海藻酸鈉交聯(lián)；硼酸根離子與聚乙烯醇/丙烯酰胺高分子鏈上的羥基通過絡(luò)合作用而發(fā)生交聯(lián)，水凝膠內(nèi)部的二元交聯(lián)作用形成穩(wěn)定的高強度﹑高韌性海藻酸鈉?聚乙烯醇/丙烯酰胺水凝膠支架；本發(fā)明工藝簡單、可靠性好，得到的水凝膠支架無毒、機械性能優(yōu)良、可修復(fù)和良好的生物相容性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水凝膠材料的技術(shù)范疇，具體涉及一種海藻酸鹽水凝膠醫(yī)用支架的制備方法。

背景技術(shù)

水凝膠材料是一類具備三維聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的軟材料，一般為含有少量固體成分、松散交聯(lián)的聚合物材料，其內(nèi)部含有大量的水，可用于人工肌肉﹑3D打印、醫(yī)藥、組織工程等領(lǐng)域。

水凝膠可形成具有特定形狀結(jié)構(gòu)的組織或器官，從而用于作為人體組織或器官的替代物，以解決器官或組織供體不足的問題。海藻酸鹽及衍生產(chǎn)品由于具有良好的生物相容性和強度，在上述醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域上有著極大的應(yīng)用價值。過去的十幾年里，海藻酸鹽類水凝膠作為一系列組織或器官修復(fù)與再生的支架，已經(jīng)引起了研究人員對它們的特別關(guān)注。

海藻酸鹽類水凝膠支架應(yīng)用取得了不少成效，但仍存在著諸多不足之處。(1) 海藻酸鹽類水凝膠材料結(jié)構(gòu)強度亟待增強，現(xiàn)有的水凝膠力學(xué)性能較低，嚴(yán)重制約了其應(yīng)用范圍。 (2)水凝膠材料二次成型和修復(fù)是一大挑戰(zhàn)，現(xiàn)有材料往往固定成型后無法再次軟化，外力損傷也無法修復(fù)，這給實際應(yīng)用帶來不便。 (3)水凝膠支架本身應(yīng)具有良好的生物相容性及可控的降解性，以使其被新生成的組織所替代，以此來達(dá)到修復(fù)受損組織或器官的目的。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種三步法制備基于海藻酸鈉-聚乙烯醇/丙烯酰胺水凝膠的方法。該方法采取首先制備貫穿有海藻酸鈉高分子鏈的雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠，然后將其浸泡在含有鈣離子和硼酸鹽的水溶液中，在浸泡過程中鈣離子和硼酸根離子進(jìn)入水凝膠內(nèi)部里，通過絡(luò)合作用交聯(lián)海藻酸鈉和聚乙烯醇/丙烯酰胺，制備得到兼具高強度和高韌性的海藻酸鈉-聚乙烯醇/丙烯酰胺水凝膠支架。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于海藻酸鈉-聚乙烯醇/丙烯酰胺水凝膠支架的制備方法，具體包括以下步驟：

第一步：將聚乙烯醇加入60℃--95℃的熱水中，攪拌直至完全溶解，配制成濃度為80g--150g/L的聚乙烯醇水溶液，攪拌情況下緩慢加入丙烯酰胺和過硫酸銨，控制聚乙烯醇、丙烯酰胺和過硫酸銨的重量比為10∶(3～6)∶(0.1～0.2)，升溫至70℃，通N₂恒溫反應(yīng)4h，得到丙烯酰胺改性聚乙烯醇的粘稠狀的液體；

第二步：于75℃～90℃水浴條件下將海藻酸鈉粉末在去離子水中溶漲，加入第一步制備好的丙烯酰胺改性的聚乙烯醇的液體，充分?jǐn)嚢柚镣耆ト埽Ｔ逅徕c和聚乙烯醇/丙烯酰胺兩種材料互穿互溶；接著，將上述水凝膠倒入模具之中定形。將定形的水凝膠完全浸泡于濃度為 0.01mol/L～1mol/L的氯化鈣水溶液中2h～10h，在此期間，鈣離子擴(kuò)散進(jìn)入水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，誘導(dǎo)海藻酸鈉交聯(lián)而致水凝膠固化。

第三步：將第二步制備好的水凝膠完全浸泡于濃度為 0.01mol/L～1mol/L的pH=4的十水硼酸鈉水溶液中1h，在此期間，硼酸根離子擴(kuò)散進(jìn)入水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，接著調(diào)節(jié)水凝膠溶液pH=7，輕微攪拌3h，誘導(dǎo)聚乙烯醇/丙烯酰胺中的羥基與硼酸根絡(luò)合，產(chǎn)生聚乙烯醇/丙烯酰胺高分子的交聯(lián)，生成三維結(jié)構(gòu)的高強度高韌性的海藻酸鈉-聚乙烯醇/丙烯酰胺水凝膠支架。

本發(fā)明的原理：