一种可注射复合水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种可注射复合水凝胶及其制备方法和应用。本发明专利技术的制备方法，包括如下步骤：1)制备天然多糖材料溶液；2)制备甘油磷酸盐溶液；3)制备四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯溶液；4)制备T4溶菌酶/Zn

【技术实现步骤摘要】
一种可注射复合水凝胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及组织工程
，涉及一种可注射复合水凝胶及其制备方法和应用，尤其涉及一种可注射T4溶菌酶/Zn2+蛋白复合水凝胶。
技术介绍
以多孔支架材料来负载细胞和/或促骨生长因子是目前骨组织工程中研究热点之一，其中的高分子水凝胶具有高含水性(70～99％)和保水性的特点，其三维网状结构同细胞外基质非常相似，具有良好的生物相容性和生物降解性，在骨组织工程中具有很好的研究前景和应用潜能。可注射水凝胶在骨组织工程研究领域中已成为一种有效的可替代植入材料。可注射水凝胶通过注射方式在目标靶点原位固化，可填充任意不规则的骨缺损，实现微创治疗，减小对机体的创伤。可注射水凝胶作为细胞、成骨诱导因子或药物载体也具有独特优势，一方面水凝胶的三维网状结构可以促进细胞在其表面的黏附和迁移，为三维细胞培养同时建立支架和信号基础；另一方面可通过构建特殊的水凝胶来包载成骨诱导因子或药物，延长其在局部的停留时间，避免爆炸式释放的发生。现有可注射复合蛋白水凝胶一般是以蛋白大分子直接作为水凝胶主体，很少以蛋白分子作为体系交联剂来构建。以蛋白分子作为体系交联剂来构建的水凝胶的体系将能够发挥特定蛋白的作用，如T4溶菌酶，它具有结合金属离子的能力，便可赋于体系在组织工程中的应用。CN104958783B公开了一种化学交联的天然多糖基可注射用水凝胶及其制备方法和在组织工程材料中，特别是眼结膜修复中的应用。该水凝胶由包含以下步骤的方法得到：将酰化天然多糖材料水溶液加入巯基化天然多糖材料水溶液中，混合均匀，加入β-甘油磷酸钠溶液调节pH至中性，37℃孵育，得到化学交联的天然多糖基可注射用水凝胶。该专利技术的水凝胶性能可控，可在人体生理条件下实现凝胶化，且无需添加其他化学交联剂，可应用作为组织工程材料，特别适用于眼结膜修复中，具有可注射性，且反应迅速、可在5～15min内凝胶化，原位成型、手术操作性强、手术过程中自动粘合，无需缝合固定，对任何形状、位置的创面都可有效的保护；但是采用该专利技术的交联剂固化时间长，机械强度差，而且需要较高浓度的β-甘油磷酸钠，当β-甘油磷酸钠超过一定值时，对机体有一定的毒性，例如浓度为800mg/mL的β-甘油磷酸钠溶液的渗透压约为1080mOsm，远远高于人体细胞的正常渗透压。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种可注射复合水凝胶及其制备方法和应用，本专利技术的可注射复合水凝胶的制备方法，通过点击化学反应迅速成型，可在生理条件下操作即可实现凝胶化，凝胶时间短，反应条件温和，凝胶性能可控；且在体系中引入T4溶菌酶，其具有络合金属离子的能力，如锌离子，因此本专利技术中的水凝胶也可实现镁、锌离子的缓释，丰富了体系在组织工程中尤其时骨组织工程中的应用。本专利技术的目的之一在于提供一种可注射复合水凝胶的制备方法，为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可注射复合水凝胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)将天然多糖材料溶于中性或酸性溶液，制备天然多糖材料溶液；2)将甘油磷酸盐溶于水或稀酸中，制备甘油磷酸盐溶液；3)将四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯溶于PBS溶液中，制备四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯溶液；4)将纯化的T4溶菌酶/Zn2+蛋白稀释于缓冲液中，制备T4溶菌酶/Zn2+蛋白溶液；5)将步骤1)、步骤2)、步骤3)和步骤4)制得的溶液混合均匀，孵育得到所述可注射复合水凝胶。本专利技术的可注射复合水凝胶的制备方法，以天然多糖材料为反应原料，以甘油磷酸盐、四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯为交联剂，T4溶菌酶/Zn2+蛋白富含大量氨基，在本专利技术中起到小分子交联剂的作用，可促进网络的进一步交联，通过点击化学反应，得到性能可控的化学交联的可注射复合水凝胶。本专利技术通过点击化学反应迅速成型，可在生理条件下操作即可实现凝胶化，凝胶时间短，反应条件温和，凝胶性能可控，且在体系中引入T4溶菌酶，其具有络合金属离子的能力，如锌离子，因此本专利技术中的水凝胶也可实现镁、锌离子的缓释，丰富了体系在组织工程中尤其时骨组织工程中的应用。其中，需要说明的是，本专利技术所指的T4溶菌酶/Zn2+蛋白，是T4溶菌酶的双半胱氨酸突变体R125C/E128C与氯化锌溶液的混合液，相邻的三个T4溶菌酶上的三对半胱氨酸可在由四个氯离子稳定的金刚烷样结构中配位四个锌原子，进而组装成三聚体复合物。步骤1)中，所述天然多糖材料溶液的浓度为10-200mg/mL，例如所述天然多糖材料溶液的浓度为10mg/mL、20mg/mL、30mg/mL、40mg/mL、50mg/mL、60mg/mL、70mg/mL、80mg/mL、90mg/mL、100mg/mL、110mg/mL、120mg/mL、130mg/mL、140mg/mL、150mg/mL、160mg/mL、170mg/mL、180mg/mL、190mg/mL或200mg/mL等。优选地，所述天然多糖材料溶液的浓度为40-100mg/mL，例如所述天然多糖材料溶液的浓度为40mg/mL、45mg/mL、50mg/mL、55mg/mL、60mg/mL、65mg/mL、70mg/mL、75mg/mL、80mg/mL、85mg/mL、90mg/mL、95mg/mL或100mg/mL等。优选地，所述中性溶液可以为水，所述酸性溶液为盐酸溶液、醋酸溶液或PBS溶液，优选地，所述酸性溶液的浓度为0.1mol/L。优选地，所述天然多糖材料为甲壳素、壳聚糖、壳寡糖和明胶中的任意一种或至少两种的混合物，优选为甲壳素和/或壳寡糖。步骤2)中，所述甘油磷酸盐溶液的浓度为50-800mg/mL，例如甘油磷酸盐溶液的浓度为50mg/mL、100mg/mL、200mg/mL、300mg/mL、400mg/mL、500mg/mL、600mg/mL、700mg/mL或800mg/mL等，优选为100-600mg/mL，例如优选为100mg/mL、150mg/mL、200mg/mL、250mg/mL、300mg/mL、350mg/mL、400mg/mL、450mg/mL、500mg/mL、550mg/mL或600mg/mL等。优选地，所述甘油磷酸盐为α-甘油磷酸钠、β-甘油磷酸钠和α-甘油磷酸镁中的任意一种或至少两种的混合物。本专利技术中利用溶菌酶蛋白和锌离子特定结合的特性，通过溶菌酶/Zn2+实现了锌离子以化学结合形式引入到水凝胶网络中，进而达到缓释锌离子的目的；其次水凝胶中α-甘油磷酸镁也在促进构建水凝胶的同时引入了镁离子，本专利技术可实现锌、镁离子的协同释放。优选地，所述稀酸为0.2mol/L的盐酸溶液。步骤3)中，所述四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯溶液的浓度为5-500mg/mL，优选为100-200mg/mL；例如四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯溶液的浓度为5mg/mL、10mg/mL、20mg/mL、30mg/mL、40mg/mL、50mg/mL、50mg/mL、100mg/mL、200mg/mL、30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可注射复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：/n1)将天然多糖材料溶于中性或酸性溶液，制备天然多糖材料溶液；/n2)将甘油磷酸盐溶于水或稀酸中，制备甘油磷酸盐溶液；/n3)将四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯溶于PBS溶液中，制备四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯溶液；/n4)将纯化的T4溶菌酶/Zn

【技术特征摘要】
1.一种可注射复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)将天然多糖材料溶于中性或酸性溶液，制备天然多糖材料溶液；
2)将甘油磷酸盐溶于水或稀酸中，制备甘油磷酸盐溶液；
3)将四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯溶于PBS溶液中，制备四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯溶液；
4)将纯化的T4溶菌酶/Zn2+蛋白稀释于缓冲液中，制备T4溶菌酶/Zn2+蛋白溶液；
5)将步骤1)、步骤2)、步骤3)和步骤4)制得的溶液混合均匀，孵育得到所述可注射复合水凝胶。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述天然多糖材料溶液的浓度为10-200mg/mL；优选地，所述天然多糖材料溶液的浓度为40-100mg/mL；
优选地，所述酸性溶液为盐酸溶液、醋酸溶液或PBS溶液；
优选地，所述天然多糖材料为甲壳素、壳聚糖、壳寡糖和明胶中的任意一种或至少两种的混合物，优选为甲壳素和/或壳寡糖。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述甘油磷酸盐溶液的浓度为50-800mg/mL，优选为100-600mg/mL；
优选地，所述甘油磷酸盐为α-甘油磷酸钠、β-甘油磷酸钠和α-甘油磷酸镁中的任意一种或至少两种的混合物；
优选地，所述稀酸为0.2mol/L的盐酸溶液。


4.根据权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯溶液的浓度为5-500mg/mL，优选为100-200mg/mL。


5.根据权利要求1-4之一所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述T4溶菌酶/Zn2+蛋白溶液的浓度为1-100mg/mL，优选为10-40mg/mL。


6...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈欣，彭松林，谭宝玉，唐榕泽，鲍志腾，王尚，
申请(专利权)人：深圳市人民医院，
类型：发明
国别省市：广东;44