[發明專利]一種可見光原位快速構建的高強度水凝膠的前驅體及其制備方法和使用方法

有效

• 申請號: 202011347270.1
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112358572B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 徐福建;陳鴻圭;李楊
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F283/06;C08F220/20;C08F220/54;C08F220/28
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 孫章虎

本發明公開了一種可見光原位快速構建的高強度水凝膠的前驅體，按質量份數計，由雙鍵接枝率為20％～80％的高分子骨架1～500份，增韌單體1～1000，引發劑0.001～10份，共引發劑0～50份和水溶液1000～10000份組成。將水凝膠前驅體滴加到生物組織上，采用可見光光源光照射，水凝膠前驅體可與生物組織實現原位快速成膠，水凝膠同時具有良好的剛度和韌性，強度高，可廣泛的用于組織修復。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料領域，涉及一種可見光原位快速構建的高強度水凝膠的前驅體及其制備方法和使用方法。

背景技術

水凝膠是一種能夠在水中溶脹，吸收并保持大量水分而又不溶解于水的親水性網狀高分子交聯而成。由于水凝膠網絡間被大量的水所填充，水凝膠與人體的軟組織器官類似，具有軟彈的特性，因此水凝膠是一種非常具有潛在醫學應用的仿生生物材料。雖然水凝膠具有類似人體軟組織軟彈的特性，但是和人體組織相比，大部分水凝膠與組織匹配的力學強度和組織粘附性仍無法滿足相關的醫學應用需求，因此開發具有良好力學特性的水凝膠對拓展其在生物醫用領域的應用具有重要意義。

水凝膠的構建主要包括水凝膠骨架的選擇以及骨架間的交聯構建。根據水凝膠的骨架不同，可分為天然水凝膠和合成水凝膠。天然水凝膠主要由天然多糖(如透明質酸，海藻酸鈉，殼聚糖，葡聚糖，普魯蘭，瓊脂糖和肝素等)和一些蛋白質(如明膠，膠原，絲束蛋白等)組成。合成水凝膠包括聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，聚乙烯醇，聚(2-羥乙基甲基丙烯酸酯)、聚(N-羥乙基丙烯酰胺)、聚(聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯)等。根據骨架間的交聯結構方式不同，可分為化學交聯和物理交聯。化學交聯是水凝膠的骨架間通過化學鍵連接的，包括聚合反應、點擊反應、席夫堿反應、酶交聯等。物理交聯通過非化學鍵如氫鍵、范德華力或者互相纏結交聯的，包括氫鍵，配位鍵，靜電作用，主客體作用，疏水作用等。化學交聯得到的水凝膠形成穩定的化學鍵，形成的永久性的三維網絡聚合物，提供水凝膠的剛性，保持水凝膠的形貌。但是化學水凝膠在外力作用下缺乏有效的能量耗散方式來避免或是降低裂紋的擴散，所以化學水凝膠雖然能很好的保持體型形態但是無法承受較大的形變，受到外力時易碎。物理交聯得到的水凝膠形成較弱的物理鍵，斷裂以后可再次形成，具有自愈性，這種物理作用作為“犧牲鍵”可有效的提高水凝膠在加載時的能量損耗，使的水凝膠強韌性增加，能夠承受一定的形變。因此，將化學交聯和物理交聯引入到同一水凝膠體系，通過化學交聯用于維持水凝膠的剛性，物理交聯用于當水凝膠受到外力破壞時耗散能量，提高韌性，所構建的具有良好力學特性的水凝膠可有效拓展水凝膠作為生物醫用材料的應用。

作為組織修復材料，水凝膠除了具有良好的力學性能以外，還需要具有良好的組織間隙填充性及良好的粘附性。為了能夠對受損部位進行隨性填充，水凝膠需要具有很好的流動性，這與水凝膠的良好的力學性能產生了巨大沖突。雖然具有可注射性的水凝膠受到了研究者的廣泛關注，但是水凝膠在注射與填充時所受到的巨大形變限制了水凝膠在構建時必須以物理交聯為主來承受形變所帶來的耗散能量，導致水凝膠的剛性較差，無法維持良好的形狀。同時，一般水凝膠對生物體的組織粘附性都比較差，這是由于水凝膠的骨架僅能與生物體組織所含有蛋白質上的氨基、羧基、羥基、巰基形成氫鍵或范德華力等較弱的物理作用。因此，具有良好的隨型填充能力、組織粘附性及力學性能的水凝膠雖然具有良好的臨床需求及廣泛的應用前景，但是在合成構建上面臨巨大的挑戰。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種可見光原位快速構建的高強度水凝膠的前驅體及其制備方法和使用方法。

本發明具體提供了如下的技術方案：

1、一種可見光原位快速構建的高強度水凝膠的前驅體，按質量份數計，由雙鍵接枝率為20％～80％的高分子骨架1～500份，增韌單體1～1000，引發劑0.001～10份，共引發劑0～50份和水溶液1000～10000份組成。