[發明專利]一種多功能可注射水凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 202011199876.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112274702A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 王淑芳;陳躍華;饒洲峰;董云生;齊春曉;王泊遠;王澤奇;徐蘭舉
• 申請（專利權）人: 南開大學;河北柯瑞生物醫藥有限公司
• 主分類號: A61L27/60
• 分類號: A61L27/60;A61L27/52;A61L27/10;A61L27/22;A61L27/54;A61L27/50;A61L27/02;C08J3/075;C08J3/24;C08L89/00;C08K9/02;C08K3/40
• 代理公司: 石家莊德皓專利代理事務所(普通合伙) 13129
• 代理人: 劉磊娜

本發明公開了一種多功能可注射水凝膠及其制備方法，所制備的裝載鈰功能化的硅基生物活性玻璃可注射GelMA，能夠在紫外光下交聯形成水凝膠，可以填充凹凸不平的不規則創面，并緩慢釋放鈰離子和硅離子，發揮抗菌和促血管化功能，促進創面愈合。本發明所述多功能可注射水凝膠，是將制備的鈰功能化硅基BGs和化學接枝獲得的GelMA進行物理混合后在光引發劑和紫外光照射下交聯形成的。該水凝膠可原位注射形成，可用于糖尿病足創面，有利于與周圍組織進行良好整合；水凝膠中的硅基BGs可通過釋放鈰離子和硅離子發揮抗菌和促血管化作用，可以防止糖尿病潰瘍創面感染和克服創面血管化不足的問題。

技術領域

本發明涉及一種多功能可注射水凝膠生物材料，具體說是裝載鈰功能化的硅基生物活性玻璃可注射水凝膠及其制備方法。屬于生物材料及生物醫學工程領域。

背景技術

糖尿病足是糖尿病常見的慢性并發癥之一。據統計，糖尿病患者在一生中發生糖尿病足的可能性為15％到25％。糖尿病足潰瘍患者5年的死亡風險是未患足潰瘍糖尿病患者的2.5倍。糖尿病足潰瘍形成創面具有尺寸和形狀多樣化的特點，病灶區易發生感染，并伴隨著嚴重的炎癥反應和血管病變，給治療帶來了極大挑戰。因此，單一功能的組織工程材料不能滿足治療需求，亟需開發具有多功能的材料用于糖尿病足潰瘍的治療。

明膠是膠原蛋白的水解產物，是細胞外基質的主要成分，有利于細胞的功能化。明膠結構中含有活性基團氨基和羧基，有利于進行甲基丙烯酸酐的化學改性形成甲基丙烯酰化明膠(GelMA)，可響應紫外光進行交聯形成可注射水凝膠，有利于填充多樣化的糖尿病足創面。生物活性玻璃(BGs)具有較高的生物活性，它具有促血管化的功能，可通過摻雜不同元素賦予其多功能性，并且可與水凝膠進行復合形成功能性水凝膠。鈰作為一種稀土元素具有抗菌功能，將其摻雜到硅基BGs中可獲得抗菌和促血管化的雙重功能。基于此，通過制備含鈰硅基BGs并與GelMA進行復合構建具有可注射性、抗菌以及促血管化的多功能水凝膠，有望提高糖尿病足潰瘍創面的修復效率。

發明內容

本發明針對糖尿病足潰瘍病灶區創口多樣性、易感染以及血管病變的問題，制備裝載鈰功能化的硅基生物活性玻璃可注射GelMA水凝膠，使其在紫外光下交聯形成水凝膠，以填充創面并緩慢釋放鈰離子和硅離子發揮抗菌和促血管化功能，促進創面愈合。

本發明所述多功能可注射水凝膠，是將制備的鈰功能化硅基BGs和化學接枝獲得的GelMA進行物理混合后在光引發劑和紫外光照射下交聯形成。其具體制備方法包括以下步驟：

1)GelMA合成：稱取明膠加入PBS溶液中，在60℃恒溫水浴下攪拌至完全溶解，制成濃度為5-15％w/v的明膠溶液；將6-10％v/v甲基丙烯酸酐(MA)以0.4-0.6mL/min的速率滴加至明膠溶液中，并于50℃下繼續反應3h；向上述反應液加入5倍體積的PBS溶液，攪拌30min后終止反應；將反應后的溶液置于12-14kDa的透析袋中，于40℃去離子水中透析6天后，10000rpm離心10min，收集上清液，并預凍后進行冷凍干燥，得到白色固體；