多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶及其制备方法，属于生物医用高分子材料技术领域。本发明专利技术特点在于将原位致孔水凝胶与交联明胶短纤维材料进行复合，在不影响营养物质扩散的情况下对水凝胶进行增强。通过静电纺丝制备明胶纤维膜，经过高速剪切处理后得到分散均匀的短纤维，以戊二醛为交联剂制备交联明胶短纤维；将交联明胶短纤维引入原位致孔葡聚糖/羧甲基壳聚糖水凝胶体系，制备多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶。本发明专利技术制备的纤维复合原位致孔可注射水凝胶在组织工程领域具有潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶及其制备方法
本专利技术涉及一种可注射水凝胶及其制备方法，特别是涉及一种纤维复合增强可注射水凝胶及其制备方法，应用于医用高分子材料

技术介绍
可注射水凝胶作为一种特殊的组织工程支架材料，具有微创注射、易于包载细胞和生物活性分子以及填充不规则形状组织缺损等优点，广泛用于组织修复与再生(JananiRadhakrishnan,AnuradhaSubramanian,SwaminathanSethuraman,Carbohydratepolymers,2017,175,63-74.)。组织工程支架材料应具有贯通的孔结构和高孔隙率，从而为细胞的生长、黏附、增殖以及细胞外基质的分泌提供足够的空间。低温可赋形，体温可溶解的明胶微球的引入可实现生理条件下水凝胶内部原位快速致孔，并可通过改变致孔剂尺寸和用量调节水凝胶的孔形貌和孔结构(TingTingLau,ChunmingWang,Dong-AnWang,CompositesScienceandTechnology,2010,70(13),1909-1914.)。然而，在可注射水凝胶内部原位致孔会破坏水凝胶的连续性和完整性，导致水凝胶力学强度劣化甚至结构塌陷。因此，在保证水凝胶微孔结构的前提下需改善其力学强度。将水凝胶与纤维材料进行复合可对水凝胶进行增强，同时不影响营养物质扩散。静电纺丝是制备纤维的常用方法之一，通过调节静电纺丝参数可以得到不同尺寸的纤维。然而静电纺丝只能获得连续的纤维膜，无法将其直接引入可注射水凝胶体系。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶及其制备方法，通过静电纺丝制备明胶纤维膜，经高速剪切处理后得到分散均匀的明胶短纤维，经交联处理后引入多糖基明胶微球致孔可注射水凝胶。该纤维复合原位致孔可注射水凝胶在组织工程中具有良好的应用价值。为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下技术方案：一种多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶的制备方法，通过静电纺丝制备明胶纤维膜，经高速剪切处理后，得到分散均匀的明胶短纤维，然后以戊二醛为交联剂制备明胶短纤维；再以多糖为水凝胶前驱体，利用乳液法，制备温度响应可溶性明胶微球，作为致孔剂；然后以明胶短纤维为增强剂，通过席夫碱反应，构建多糖基明胶纤维复合原位致孔可注射水凝胶。作为本专利技术优选的技术方案，以羧甲基壳聚糖和氧化葡聚糖为水凝胶前驱体，利用乳液法，制备温度响应可溶性明胶微球，作为致孔剂；然后以明胶短纤维为增强剂，通过席夫碱反应，构建葡聚糖/羧甲基壳聚糖基明胶纤维复合原位致孔可注射水凝胶。作为本专利技术优选的技术方案，多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶的制备方法，包括如下步骤：a.明胶纤维膜的制备：将明胶溶解在六氟异丙醇溶液中，配制浓度为0.05～0.5g/mL的明胶纺丝液，用注射器吸取明胶纺丝液后，将其置于静电纺丝机的推进台上，连接5～15kV的高压电源，以锡箔纸为接收装置接收静电纺丝，接收距离为3～9cm，流速为1～10mL/h，得到明胶纤维丝膜；再经过常温真空干燥至少24h，得到干燥的明胶纤维膜；所述纤维平均直径在500～1000nm；b.明胶短纤维的制备：将在步骤a中得到的明胶纤维膜置于装有乙醇的烧杯中，通过高剪切乳化机，对明胶纤维膜进行剪切处理，将明胶纤维膜打碎，制备明胶短纤维；控制乳化机转速为5000～25000r/min，处理时间为15～30min；然后在离心至少20min后，除去乙醇，并进行常温真空干燥至少24h，得到长度为9～30μm的明胶短纤维；c.交联明胶短纤维的制备：取在步骤b中得到的明胶短纤维50mg，均匀分散于5mL的戊二醛和乙醇的混合溶液中，在室温下搅拌，进行交联反应15～30min，然后将交联产物进行离心处理，再用无水乙醇洗涤至少三次，然后将在常温和真空条件下，将洗净的交联产物进行干燥至少24h，得到交联明胶短纤维；d.将直径为100～400μm的明胶微球致孔剂与羧甲基壳聚糖前驱体溶液混合均匀，作为组分一；将在步骤c中得到的交联明胶纤维和氧化葡聚糖前驱体溶液混合均匀作为组分二；在所述组分一中，所述明胶微球致孔剂的含量不低于0.03g/mL；在所述组分二中，交联明胶短纤维含量为0.01～0.05g/mL；氧化葡聚糖中醛基和羧甲基壳聚糖中氨基的摩尔比为1：1，氧化葡聚糖与羧甲基壳聚糖作为高分子前驱体的总浓度不低于3％；e.将在步骤d中得到的两种组分的溶液分别装入双针筒注射器的两针筒中，将其注射至模具中，在30～300s后，形成水凝胶，最后将水凝胶置于不高于37℃下至少72h，待明胶微球溶出，从而得到多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶。本专利技术方法将原位致孔水凝胶与交联明胶短纤维材料进行复合，在不影响营养物质扩散的情况下对水凝胶进行增强。通过静电纺丝制备明胶纤维膜，经过高速剪切处理后得到分散均匀的短纤维，以戊二醛为交联剂制备交联明胶短纤维；将交联明胶短纤维引入原位致孔葡聚糖/羧甲基壳聚糖水凝胶体系，制备多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶。本专利技术制备的纤维复合原位致孔可注射水凝胶在组织工程领域具有潜在的应用价值。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤b中，控制离心机转速至少12000r/min进行离心处理。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤c中，在戊二醛和乙醇的混合溶液中，戊二醛质量百分比浓度为0.1～0.5％。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤d中，羧甲基壳聚糖中的氨基含量不低于3.4mmol/g；氧化葡聚糖中的醛基含量不低于4mmol/g。一种多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶，利用本专利技术多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶的制备方法制成，将交联明胶短纤维引入原位致孔多糖基水凝胶体系，形成纤维增强材料。作为本专利技术优选的技术方案，多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶的储能模量为0.5～5kPa，孔隙率为60～95％。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：1.本专利技术分别以可溶性明胶微球和交联明胶短纤维为致孔剂和增强剂，构建多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶；本专利技术水凝胶旨在解决可注射水凝胶内部原位形成微孔结构后一般会导致水凝胶力学强度下降甚至结构塌陷的问题；2.本专利技术纤维复合原位致孔可注射水凝胶在组织修复与再生领域有良好应用价值；3.本专利技术方法简单易行，成本低，适合推广使用。附图说明图1是本专利技术纤维复合原位致孔可注射水凝胶的构建过程方法的流程示意图。具体实施方式以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本专利技术的优选实施例详述如下：实施例一：在本实施例中，参见图1，一种多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶的制备方法，包括如下步骤：(1)明胶纤维膜的制备：将明胶溶解在六氟异丙醇中，以配制浓度为0.1g/mL的明胶纺丝液；用注本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶的制备方法，其特征在于：通过静电纺丝制备明胶纤维膜，经高速剪切处理后，得到分散均匀的明胶短纤维，然后以戊二醛为交联剂制备明胶短纤维；再以多糖为水凝胶前驱体，利用乳液法，制备温度响应可溶性明胶微球，作为致孔剂；然后以明胶短纤维为增强剂，通过席夫碱反应，构建多糖基明胶纤维复合原位致孔可注射水凝胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶的制备方法，其特征在于：通过静电纺丝制备明胶纤维膜，经高速剪切处理后，得到分散均匀的明胶短纤维，然后以戊二醛为交联剂制备明胶短纤维；再以多糖为水凝胶前驱体，利用乳液法，制备温度响应可溶性明胶微球，作为致孔剂；然后以明胶短纤维为增强剂，通过席夫碱反应，构建多糖基明胶纤维复合原位致孔可注射水凝胶。


2.根据权利要求1所述多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶的制备方法，其特征在于：以羧甲基壳聚糖和氧化葡聚糖为水凝胶前驱体，利用乳液法，制备温度响应可溶性明胶微球，作为致孔剂；然后以明胶短纤维为增强剂，通过席夫碱反应，构建葡聚糖/羧甲基壳聚糖基明胶纤维复合原位致孔可注射水凝胶。


3.根据权利要求2所述多糖基纤维复合原位致孔可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.明胶纤维膜的制备：
将明胶溶解在六氟异丙醇溶液中，配制浓度为0.05～0.5g/mL的明胶纺丝液，用注射器吸取明胶纺丝液后，将其置于静电纺丝机的推进台上，连接5～15kV的高压电源，以锡箔纸为接收装置接收静电纺丝，接收距离为3～9cm，流速为1～10mL/h，得到明胶纤维丝膜；再经过常温真空干燥至少24h，得到干燥的明胶纤维膜；所述纤维平均直径在500～1000nm；
b.明胶短纤维的制备：
将在步骤a中得到的明胶纤维膜置于装有乙醇的烧杯中，通过高剪切乳化机，对明胶纤维膜进行剪切处理，将明胶纤维膜打碎，制备明胶短纤维；控制乳化机转速为5000～25000r/min，处理时间为15～30min；然后在离心至少20min后，除去乙醇，并进行常温真空干燥至少24h，得到长度为9～30μm的明胶短纤维；
c.交联明胶短纤维的制备：
取在步骤b中得到的明胶短纤维50mg，均匀分散于5mL的戊二醛和乙醇的混合溶液中，在室温下搅拌，进行交联反应15～30min，然后将交联产物进行离心处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜世峰，贠文涛，尹静波，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31