[發明專利]一種可注射水凝膠及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110552066.1
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113416326B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 彭松林;譚寶玉;陳欣;唐榕澤;楊大志
• 申請（專利權）人: 深圳市人民醫院
• 主分類號: C08J3/24
• 分類號: C08J3/24;C08J3/075;C08L89/00;C08L97/00;A61L27/22;A61L27/50;A61L27/52;A61L27/58;A61L24/10;A61L24/00;A61K47/42;A61K9/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種可注射水凝膠及其制備方法和應用，所述可注射水凝膠以明膠和單寧酸為原料，通過轉谷氨酰胺酶的催化發生化學交聯獲得。該可注射水凝膠中明膠分子鏈之間以酰胺鍵作用形成網絡結構，單寧酸的多酚羥基和明膠鏈上的氨基之間具有氫鍵作用，單寧酸的多酚羥基在堿性條件下能夠自發絡合，最終賦予可注射水凝膠優異的粘附性能，實現材料和組織之間的粘固，促進材料性能的發揮，同時提高材料的可注射性，縮短成膠時間，易于臨床操作，并且改善機械性能。該水凝膠材料能夠實現對缺損組織的粘附和高效保留，適用于各種不規則形狀的缺損填充，可高效促進材料性能的發揮，實現對缺損組織的修復。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料技術領域，具體涉及一種可注射水凝膠及其制備方法和應用，尤其涉及一種粘附性能和機械性能優秀的可注射水凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

水凝膠是一類具有三維網狀結構、高含水量的材料，其與細胞外基質結構類似，可模擬微環境促進細胞組織的生長。近年來，天然高分子來源的可注射水凝膠由于良好的生物相容性和生物可降解性在生物組織工程中更具有吸引力。可注射水凝膠實現流動性的生物材料在任意形狀缺損處的原位固化，通過在缺損中填充粘附進一步發揮其特定作用。因此可注射水凝膠易于臨床操作，同時可作為藥物及基因載體，實現微創療法。

例如CN111171339A公開了一種可注射水凝膠前驅液的制備方法、制備得到可注射水凝膠，以及可注射水凝膠的使用方法。其制備方法是以PEG2000氰乙酸酯和水溶性聚醛為原料，是通過PEG2000氰乙酸酯所提供的活性亞甲基與水溶性聚醛所提供的醛基在PBS催化下，通過Knoevenagel反應原位形成可注射水凝膠，具有優異的生物相容性和生物可降解性，可作為3D細胞培養的載體材料。

例如CN111961225A公開了一種自組裝可注射水凝膠及其制備方法和應用，所述自組裝可注射水凝膠以甲基丙烯酸羥乙酯HEMA和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DMAEMA的共聚物為基體，以聚谷氨酸PGA修飾的鈣磷鹽納米顆粒PGA-CaP NPs為填充相，是原位納米鈣磷鹽調控的自組裝可注射水凝膠。其可注射性、力學性質、細胞行為以及生物相容性可通過PGA、鈣鹽和磷鹽含量進行調控和優化。利用微創注射的方法，能夠成功將這種水凝膠植入到骨缺損部位，加快了骨修復過程，縮短骨缺損愈合時間。

目前大多數可注射水凝膠的關注點在于易于注射、成膠時間可控等特性，良好的生物相容性、生物降解性以及適宜的機械性能也是可注射水凝膠的研究重點。此外，可注射水凝膠應具有一定的粘附性，可以確保在機體缺損處的固定，避免因機體運動導致材料的滑落而影響作用的發揮。但是目前對于如何兼顧可注射水凝膠和機體之間的粘附性能以及機械性能方面的研究較少。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種可注射水凝膠及其制備方法和應用，尤其提供一種粘附性能和機械性能優秀的可注射水凝膠及其制備方法和應用

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種可注射水凝膠，所述可注射水凝膠以明膠和單寧酸為原料，通過轉谷氨酰胺酶的催化發生化學交聯獲得。

本發明所涉及的可注射水凝膠以明膠為原料，通過轉谷氨酰胺酶的催化發生化學交聯，使得明膠分子鏈之間以酰胺鍵作用形成網絡結構，單寧酸的加入進一步促進了這種網絡結構的形成，一方面，單寧酸的多酚羥基和明膠鏈上的氨基之間具有氫鍵作用，另一方面，單寧酸的多酚羥基在堿性條件下能夠自發絡合。最終賦予可注射水凝膠優異的粘附性能，實現材料和組織之間的粘固，促進材料性能的發揮；同時提高材料的可注射性，縮短成膠時間，可在30s-5min之內迅速固化，易于臨床操作；并且改善機械性能；該可注射水凝膠材料具有可控的三維網狀結構，其孔洞更加致密、均勻，可廣泛應用于細胞、藥物和生長因子釋放載體；進一步地，可通過調節明膠、單寧酸、轉谷氨酰胺酶的比例來控制最終水凝膠的成膠時間、粘附性、力學強度、降解性等。該水凝膠材料能夠實現對缺損組織的粘附和高效保留，適用于各種不規則形狀的缺損填充，可高效促進材料性能的發揮，實現對缺損組織的修復。