水凝胶组合物、水凝胶、仿生软骨及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种水凝胶组合物、水凝胶、仿生软骨及其制备方法和应用。该水凝胶组合物，包括按质量份数计的以下组分：甲基丙烯酰化明胶1～20份，甲基丙烯酰化透明质酸0.1～3份，和甲基丙烯酰化硫酸软骨素0.1～5份。该水凝胶组合物可通过灌注或3D打印等方法制得仿生软骨，制备方法简单可行。所制得的仿生软骨固化强度高，生物兼容性好，可降解，可被再生软骨取代，可抑制骨化成骨，并可诱导软骨形成。并可诱导软骨形成。并可诱导软骨形成。

【技术实现步骤摘要】
水凝胶组合物、水凝胶、仿生软骨及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种水凝胶组合物、水凝胶、仿生软骨及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]关节软骨病变作为一个基本的病理过程，几乎参与了所有临床常见的关节疾病病理变化早期阶段。由于软骨组织内缺乏血管和淋巴分布，软骨细胞含量少，缺少细胞分化所必须的祖母细胞且包埋于稠厚的细胞外基质中，迁徙难度大，无法有效移动到损伤部位参与修复，因此其自我修复能力非常差，即使是微小的软骨缺损也难以自然修复。
[0003]组织工程技术的出现为关节软骨损伤的治疗提供了一种全新的思路和方法。支架材料是组织工程技术的三大要素之一。目前已有很多研究用不同的生物材料制备仿生软骨。然而，现有的高分子材料仿生软骨在使用过程生物兼容性差，吸收时间难控制；而纯天然生物材料仿生软骨强度太低，且制备困难；现有软骨修复配方在使用过程中易骨化或纤维化，目前尚无软骨修复效果良好的临床产品。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术中高分子材料仿生软骨生物兼容性差，吸收时间难控制；而纯天然生物材料仿生软骨强度太低，且制备困难；现有软骨修复配方在使用过程中易骨化或纤维化的缺陷，从而提供了一种水凝胶组合物、水凝胶、仿生软骨及其制备方法和应用。由本专利技术的水凝胶组合物制备的仿生软骨固化强度高，生物兼容性好，可降解，可被再生软骨取代，可抑制骨化成骨，并可诱导软骨形成；且制备方法简单可行。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种水凝胶组合物，其包括按质量份数计的以下组分：
[0007]甲基丙烯酰化明胶(GelMA)1～20份，
[0008]甲基丙烯酰化透明质酸(HAMA)0.1～3份，和
[0009]甲基丙烯酰化硫酸软骨素(CSMA)0.1～5份。
[0010]本专利技术中，所述甲基丙烯酰化明胶的用量较佳地为5～15份，例如8份、10份或12份。
[0011]所述甲基丙烯酰化明胶可为本领域常规，可商购，也可采用本领域常规的方法对明胶(Gel)进行甲基丙烯酰化得到。
[0012]所述甲基丙烯酰化明胶的甲基丙烯酰化程度较佳地为40％～80％。其中，所述甲基丙烯酰化明胶的甲基丙烯酰化程度利用核磁共振氢谱(1H NMR)来计算，具体为：选取苯丙氨酸标准峰(7.1～7.4ppm)的积分面积作为1，计算明胶改性前后赖氨酸信号在2.8～2.95ppm处的峰面积下降的百分比，即：
[0013]GelMA的甲基丙烯酰化程度＝(Gel的赖氨酸信号在2.8～2.95ppm处的峰面积-GelMA的赖氨酸信号在2.8～2.95ppm处的峰面积)/Gel的赖氨酸信号在2.8～2.95ppm处的峰面积*100％。
[0014]本专利技术中，所述甲基丙烯酰化透明质酸的用量较佳地为0.5～2份，例如0.5份、1份、1.5份。
[0015]所述甲基丙烯酰化透明质酸可为本领域常规，可商购，也可采用本领域常规的方法对透明质酸(HA)进行甲基丙烯酰化得到。所述甲基丙烯酰化透明质酸的分子量较佳地为890～950kDa。
[0016]所述甲基丙烯酰化透明质酸的甲基丙烯酰化程度较佳地为30％～50％。其中，所述甲基丙烯酰化透明质酸的甲基丙烯酰化程度利用核磁共振氢谱(1H NMR)来计算，具体为：
[0017]HAMA的甲基丙烯酰化程度＝甲基丙烯酰胺-乙烯基在5.6ppm处的峰面积/N-乙酰基葡萄糖在1.9ppm处的峰面积*100％。
[0018]本专利技术中，所述甲基丙烯酰化硫酸软骨素的用量较佳地为0.5～3份，例如1份、2份或2.5份。
[0019]所述甲基丙烯酰化硫酸软骨素可为本领域常规，可商购，也可采用本领域常规的方法对硫酸软骨素(CS)进行甲基丙烯酰化得到。所述甲基丙烯酰化硫酸软骨素的分子量较佳地为30～50kDa。
[0020]所述甲基丙烯酰化硫酸软骨素的甲基丙烯酰化程度较佳地为30％～50％。其中，所述甲基丙烯酰化硫酸软骨素的甲基丙烯酰化程度利用核磁共振氢谱(1H NMR)来计算，具体为：
[0021]CSMA的甲基丙烯酰化程度＝甲基丙烯酰胺-乙烯基在5.6ppm处的峰面积/N-乙酰基葡萄糖在1.9ppm处的峰面积*100％。
[0022]本专利技术中，所述甲基丙烯酰化明胶、所述甲基丙烯酰化透明质酸和所述甲基丙烯酰化硫酸软骨素的质量比较佳地为(2-15)：1：(1-3)，例如10:1:3，5:2:2，15:1:1或8:1:3。
[0023]本专利技术中，所述水凝胶组合物还可包括光引发剂0.01～1份。所述光引发剂的用量较佳地为0.1～0.5份，例如0.25份。
[0024]所述光引发剂可为本领域常规的光引发剂，较佳地为蓝光引发剂、紫外光引发剂或绿光引发剂；所述蓝光引发剂较佳地为苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸锂(LAP)、核黄素、黄素单核苷酸或曙红Y；所述紫外光引发剂较佳地为2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮(I2959)；所述绿光引发剂较佳地为三联吡啶氯化钌/过硫酸钠(Ru/SPS(1/10))。
[0025]本专利技术中，所述水凝胶组合物还可包括增稠剂，所述增稠剂的用量较佳地为0.1～25份。所述增稠剂可为本领域常规，较佳地为聚环氧乙烷(PEO)、聚乙二醇(PEG)、海藻酸钠、透明质酸、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯树胶、结冷胶和黄原胶中的一种或多种。
[0026]其中，当所述增稠剂包括海藻酸钠时，所述海藻酸钠的用量较佳地为1～2份。当所述增稠剂包括透明质酸时，所述透明质酸的用量较佳地为0.5～2份。当所述增稠剂包括聚乙烯吡咯烷酮时，所述聚乙烯吡咯烷酮的用量较佳地为2～10份。当所述增稠剂包括阿拉伯树胶时，所述阿拉伯树胶的用量较佳地为0.1～25份。当所述增稠剂包括结冷胶时，所述结冷胶的用量较佳地为0.1～2份。当所述增稠剂包括黄原胶时，所述黄原胶的用量较佳地为0.1～1份。
[0027]本专利技术中，所述水凝胶组合物还可包括合成类光敏材料。所述合成类光敏材料的
用量较佳地为5～30份。所述合成类光敏材料可为本领域常规，较佳地包括聚乙二醇丙烯酸酯(PEGDA)、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酰胺中的一种或多种。所述合成类光敏材料较佳地为聚乙二醇丙烯酸酯。
[0028]本专利技术中，所述水凝胶组合物还可包括凝胶介质。所述凝胶介质可为本领域常规，较佳地为生理盐水、细胞培养基和磷酸盐缓冲溶液(PBS溶液)中的一种或多种。其中，所述生理盐水即为0.9％NaCl水溶液。所述细胞培养基可为本领域常规的细胞培养基，例如DMEM、DMEM/F12、RPMI 1640等常用培养基。所述磷酸盐缓冲溶液可为本领域常规，所述磷酸盐缓冲溶液的pH较佳地为7.4。
[0029]本专利技术中，所述凝胶介质的用量可为本领域常规，较佳地使得所述水凝胶组合物中：
[0030]甲基丙烯酰化明胶(GelM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶组合物，其包括按质量份数计的以下组分：甲基丙烯酰化明胶1～20份，甲基丙烯酰化透明质酸0.1～3份，和甲基丙烯酰化硫酸软骨素0.1～5份。2.根据权利要求1所述的水凝胶组合物，其特征在于，所述甲基丙烯酰化明胶的用量为5～15份，例如8份、10份或12份；和/或，所述甲基丙烯酰化明胶的甲基丙烯酰化程度为40％～80％；和/或，所述甲基丙烯酰化透明质酸的用量为0.5～2份，例如0.5份、1份、1.5份；和/或，所述甲基丙烯酰化透明质酸的分子量为890～950kDa；和/或，所述甲基丙烯酰化透明质酸的甲基丙烯酰化程度为30％～50％；和/或，所述甲基丙烯酰化硫酸软骨素的用量为0.5～3份，例如1份、2份或2.5份；和/或，所述甲基丙烯酰化硫酸软骨素的分子量为30～50kDa；和/或，所述甲基丙烯酰化硫酸软骨素的甲基丙烯酰化程度为30％～50％；较佳地，所述甲基丙烯酰化明胶、所述甲基丙烯酰化透明质酸和所述甲基丙烯酰化硫酸软骨素的质量比为(2-15)：1：(1-3)，例如10:1:3，5:2:2，15:1:1或8:1:3；和/或，所述水凝胶组合物还包括增稠剂，所述增稠剂的用量较佳地为0.1～25份；所述增稠剂较佳地为聚环氧乙烷、聚乙二醇、海藻酸钠、透明质酸、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯树胶、结冷胶和黄原胶中的一种或多种；和/或，所述水凝胶组合物还包括合成类光敏材料，所述合成类光敏材料的用量较佳地为5～30份；所述合成类光敏材料较佳地包括聚乙二醇丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酰胺中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的水凝胶组合物，其特征在于，所述水凝胶组合物还包括光引发剂0.01～1份；所述光引发剂的用量较佳地为0.1～0.5份，例如0.25份；所述光引发剂较佳地为蓝光引发剂、紫外光引发剂或绿光引发剂；所述蓝光引发剂较佳地为苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸锂、核黄素、黄素单核苷酸或曙红Y；所述紫外光引发剂较佳地为2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮；所述绿光引发剂较佳地为三联吡啶氯化钌/过硫酸钠。4.根据权利要求3所述的水凝胶组合物，其特征在于，所述水凝胶组合物还包括凝胶介质；所述凝胶介质较佳地为生理盐水、细胞培养基和磷酸盐缓冲溶液中的一种或多种；较佳地，所述凝胶介质的用量使得所述水凝胶组合物中：甲基丙烯酰化明胶5％-20％，甲基丙烯酰化透明质酸0.1％～3％，甲基丙烯酰化硫酸软骨素0.1％～5％，光引发剂0.01％～1％；其中所述百分比为每100mL凝胶介质含有的组分质量(g)。5.根据权利要求3所述的水凝胶组合物，其特征在于，所述水凝胶组合物包括按质量份数计的以下组分：甲基丙烯酰化明胶5～15份，甲基丙烯酰化透明质酸0.5～2份，甲基丙烯酰化硫酸软骨素0.5～3份，和光引发剂0.1～0.5份；较佳地，所述水凝胶组合物包括按质量份数计的以下组分：甲基丙烯酰化...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧敏，朱海林，汪争光，程文红，
申请(专利权)人：华夏司印上海生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：