水凝胶及其制备方法和应用技术

一种水凝胶，其包括包载生物可兼容的金属离子的脂质体、生物可用高分子材料和水，所述脂质体与所述生物可用高分子材料相互交联，所述生物可用高分子材料的体积百分数为10~49%，所述包载生物可兼容的金属离子的脂质体的体积百分数为5~49%，所述水的体积百分数为2~85%。一种水凝胶的制备方法和其应用。本发明专利技术的水凝胶中包载的生物可兼容金属离子可以束缚脂质体调节凝胶的形成和性能。该水凝胶能够在注射入人体后，在体温37℃下特定释放金属离子促发高分子交联形成网络结构，即能够通过感知体内温度变化而迅速凝胶化，具有较好的温敏特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医用材料领域，特别是涉及一种水凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
水凝胶具有三维网状结构和一定力学性能，为细胞营养物质、氧气及代谢产物的输送与交换提供良好的运输通道，同时为细胞营造三维生长环境，部分水凝胶尚具有促进新生血管形成等生物物理学特性，因此水凝胶在作为细胞载体方面具有一定的优势，例如可作为塑型支架的材料。传统水凝胶支架大多为体外预先塑型，然后通过手术的方式植入至体内预定位置，然而由于人体缺损组织或器官通常形状十分不规整，支架材料的形状往往与目标部位无法完全吻合，并且很难避免手术过程中造成对患者的二次创伤。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种可在注入体内后凝胶化的水凝胶。一种水凝胶，其包括生物可用高分子材料、包载生物可兼容的金属离子的脂质体和水，所述脂质体与所述生物可用高分子材料相互交联，其中生物可用高分子材料的体积百分数为10~49%，所述包载生物可兼容的金属离子的脂质体的体积百分数为5~49%，所述水的体积百分数为2~85%。进一步的，生物可用高分子材料包括天然高分子材料、具有活性醛基的高分子材料、具有生物配体的高分子材料和具有活性醛基及生物配体的高分子材料中的一种或几种。一种上述水凝胶的制备方法，包括如下步骤：制备包载生物可兼容的金属离子的脂质体；向含有生物可用高分子材料的溶剂中，加入包载生物可兼容的金属离子的脂质体并混合均匀，得到混合液；将混合液升温反应，得到水凝胶。一种水凝胶在作为生物组织材料中的应用。本专利技术的水凝胶中包载的生物可兼容金属离子，可以束缚脂质体调节凝胶的形成和性能。该水凝胶能够在注射入人体后，在体温37℃下特定释放金属离子促发高分子交联形成网络结构，即能够通过感知体内温度变化而迅速凝胶化，具有较好的温敏特性。因此，本专利技术的水凝胶可采用微创手术直接注射到需求部位，根据温度的变化在体内原位成胶，适应个体化形状成型，克服了传统水凝胶体外预塑、支架材料的形状与目标部位不能完全吻合等问题，避免患者的二次创伤。附图说明图1具有活性醛基及生物配体的水凝胶温敏性动力学示意图。图2具有活性醛基及生物配体的水凝胶的制备流程示意图。主要元件符号说明包载生物可兼容的金属离子的脂质体100具有活性醛基及生物配体的高分子材料200具有活性醛基及生物配体的水凝胶300天然高分子材料400具有活性醛基的高分子材料500生物配体600混合液700如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式本专利技术保护的一种水凝胶，其包括生物可用高分子材料、包载生物可兼容的金属离子的脂质体和水，所述脂质体与所述生物可用高分子材料相互交联，所述生物可用高分子材料的体积百分数为10~49%，其中包载生物可兼容的金属离子的脂质体的体积百分数为5~49%，所述水的体积百分数为2~85%。上述包载生物可兼容的金属离子的脂质体中的脂质体包括但不限于二棕榈酰磷酯酰胆碱（Dipalmitoylphosphatidylcholine，DPPC）、二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(1,2-Dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine，DMPC)、二肉豆蔻酰基三甲基铵丙烷(1,2-dimyristoyl-3-trimethylammoniumpropane，DMTAP)和二硬脂酰磷脂酰胆碱（DistearoylPhosphatidylcholine，DSPC）中的一种或多种。所述生物可兼容金属离子为生物体可吸收并不会造成危害的金属离子。包括但不限于和人体生物可兼容性较好的1价、2价或3价金属离子，尤其是钠离子（Na+）、钾离子（K+）、钙离子（Ca2+）、铁离子（Fe3+）、锌离子（Zn2+）和锰离子（Mn3+）中的一种或多种。现有技术中的水凝胶较多在体外凝固或形成交联结构，只能通过体外塑性再移植入体内。本专利技术的水凝胶包载的生物可兼容金属离子可以束缚脂质体调节凝胶的形成和性能。该水凝胶能够在注射入人体后，在体温37℃下特定释放金属离子促发高分子交联形成网络结构，即能够通过感知体内温度变化而迅速凝胶化，具有较好的温度敏感性，即温敏性。因此，本专利技术的水凝胶可采用微创手术直接注射到需求部位，根据温度的变化在体内原位成胶，适应个体化形状成型，克服了传统水凝胶体外预塑、支架材料的形状与目标部位不能完全吻合等问题，避免患者的二次创伤。进一步的，所述生物可用高分子材料包括天然高分子材料、具有活性醛基的高分子材料、具有生物配体的高分子材料和具有活性醛基及生物配体的高分子材料中的一种或几种。上述生物配体包括但不限于盐酸多巴胺和贻贝粘附蛋白的一种或多种，尤其是盐酸多巴胺（DopamineHydrochloride，DOPA）、翡翠贻贝足丝蛋白（Pernaviridisfootprotein，Pvfp）和贻贝粘附蛋白（musseladhesiveprotein，MAP）中的一种或多种。其中MAP包括但不限于厚壳贻贝足丝蛋白1（Mytiluscoruscusfootprotein1，McfP1）、厚壳贻贝足丝蛋白2（McfP2）、厚壳贻贝足丝蛋白3（McfP3）、厚壳贻贝足丝蛋白4（McfP4）、厚壳贻贝足丝蛋白5（McfP5）和厚壳贻贝足丝蛋白6（McfP6）中的一种或多种。优选为McfP3、McfP4、McfP5中的一种或多种。所述生物配体均含有较多的盐酸多巴胺（DOPA）和羟脯氨酸（hydroxyproline，Hyp），能够与生物组织中的蛋白质等极性聚合物形成很强的氢键，具有较强的粘附活性。上述天然高分子材料包括但不限于多糖、蛋白质和其盐的一种或多种。尤其是海藻酸、透明质酸、硫酸软骨素、胶原、壳聚糖、明胶、丝素蛋白、角质蛋白、淀粉、多肽和其盐中的一种或多种。所述多糖、蛋白质和其盐均具有良好的人体生物可兼容性。因此本专利技术中具有生物配体的高分子材料制备的水凝胶，具有超强的粘附性能，水凝胶中含有的生物配体与包载生物可兼容的金属离子的脂质体发生螯合作用，进行化学交联，形成互穿网络的结构，进一步加强水凝胶的稳定性和粘附性，实现了在湿态下的化学动态自修复功能，进而延长水凝胶在体内的使用寿命，提高细胞在体内的滞留及活性。另外，本专利技术中具有活性醛基的高分子材料制备的水凝胶中的醛基能够与组织蛋白中的氨基及其他天然高分子材料中的氨基发生席夫碱反应形成共价交联的水凝胶，提高了水凝胶的力学性能和细胞亲和力。进一步的，本专利技术中具有活性醛基及生物配体的高分子材料制备的水凝胶同时具备可注射性、温敏性和自愈性的特点，是一种新型可注射温敏自愈性多功能水凝胶，其温敏性动力学示意图如图1所示，生物可兼容金属离子和脂质体在体外生成包载生物可兼容的金属离子的脂质体100，其再与具有活性醛基及生物配体的高分子材料200生成具有活性醛基及生物配体的水凝胶300，该水凝胶在体内37℃下特定释放金属离子促发高分子交联形成网络结构。该水凝胶模仿生物体损伤愈合的原理，材料一旦产生缺陷，在无外界作用的情况下，实现微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水凝胶，其包括生物可用高分子材料、包载生物可兼容的金属离子的脂质体和水，所述脂质体与所述生物可用高分子材料相互交联，所述生物可用高分子材料的体积百分数为10~49%，所述包载生物可兼容的金属离子的脂质体的体积百分数为5~49%，所述水的体积百分数为2~85%。

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶，其包括生物可用高分子材料、包载生物可兼容的金属离子的脂质体和水，所述脂质体与所述生物可用高分子材料相互交联，所述生物可用高分子材料的体积百分数为10~49%，所述包载生物可兼容的金属离子的脂质体的体积百分数为5~49%，所述水的体积百分数为2~85%。
2.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述生物可用高分子材料包括天然高分子材料、具有活性醛基的高分子材料、具有生物配体的高分子材料和具有活性醛基及生物配体的高分子材料中的一种或几种。
3.如权利要求2所述的水凝胶，其特征在于，所述天然高分子材料包括海藻酸、透明质酸、硫酸软骨素、胶原、壳聚糖、明胶、丝素蛋白、角质蛋白、淀粉、多肽和其盐中的一种或多种。
4.如权利要求2所述的水凝胶，其特征在于，所述生物配体包括盐酸多巴胺、翡翠贻贝足丝蛋白和贻贝粘附蛋白中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的水凝胶，其特征在于，所述贻贝粘附蛋白包括厚壳贻贝足丝蛋白1、厚壳贻贝足丝蛋白2、厚壳贻贝足丝蛋白3、厚壳贻贝足丝蛋白4、厚壳贻贝足丝蛋白5和厚壳贻贝足丝蛋白6中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述生物可兼容金属离子包括Na+、K+、Ca2+、Fe3+、Zn2+和Mn3+中的一种或几种。
7.一种如权利要求1所述水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
制备包载生物可兼容的金属离子的脂质...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小丽，陈昌盛，刘伟强，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44