一种纳米复合水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种纳米复合水凝胶及其制备方法和应用，属于生物医药技术领域。本发明专利技术通过交联O

【技术实现步骤摘要】
一种纳米复合水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物医学
，具体涉及一种纳米复合水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]椎间盘(IVD)变性(IVDD)是腰痛的主要病理基础，是全球残疾的主要原因之一。目前IVDD的治疗包括保守治疗（例如，物理治疗、口服镇痛药和补充剂）和侵入性治疗（例如，后路腰椎椎间融合术和经椎间孔腰椎椎间融合术）。然而，这些治疗是对症而非治疗，并且都不能再生IVD的结构和功能。
[0004]IVD由三个主要结构组成：软骨终板、内髓核（NP）和外纤维环（AF）。NP具有高度水合性，能够保持IVD高度和整个软骨终板的均匀负载转移。因此，NP的退化是IVDD的主要原因之一。NP的退化是由细胞外基质（ECM）合成代谢和分解代谢之间的不平衡引起的级联反应。在NP退化过程中，退化的髓核细胞（NPC）中ECM的分解代谢降低，基质金属蛋白酶（MMPs）的表达增加，从而促进了ECM的分解代谢。上述现象导致ECM合成代谢和分解代谢失衡。各种因子（生长和分化因子
‑
5、全氟三丁胺和骨形态发生蛋白
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7）已被用于诱导髓核分化和ECM合成代谢。然而，很少有研究对具有多向性能的天然衍生生物材料进行，这些生物材料既能促进ECM合成，又能抑制ECM分解代谢。因此，建立纳米复合生物材料体系对重建ECM合成代谢和分解代谢之间的平衡非常有必要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种纳米复合水凝胶及其制备方法和应用。本专利技术通过交联O
‑
羧甲基壳聚糖（CMCS）和醛基化透明质酸（HA）与表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯（EGCG）包覆的羟基磷灰石（HAP）纳米棒交联，成功制备了一种可注射的纳米复合水凝胶HAP
‑
EGCG@CS
‑
HA，可用于椎间盘变性等相关疾病的治疗，并具备良好的实际应用之价值。
[0006]具体的，本专利技术涉及以下技术方案：本专利技术的第一个方面，提供一种纳米复合水凝胶，所述纳米复合水凝胶命名为HAP
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EGCG@CS
‑
HA，其是通过交联O
‑
羧甲基壳聚糖和醛基化透明质酸与表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯包覆的羟基磷灰石纳米棒交联获得；其中，所述表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯包覆的羟基磷灰石纳米棒均匀分布在水凝胶中，且不会破坏CS
‑
HA的微观结构。
[0007]本专利技术的第二个方面，提供纳米复合水凝胶的制备方法，所述制备方法包括：S1、制备HAP
‑
EGCG复合物；
S2、将O
‑
羧甲基壳聚糖的水溶液与负载有HAP
‑
EGCG复合物的醛基化透明质酸的水溶液混合后即得纳米复合水凝胶。
[0008]具体的，所述步骤S1中，所述HAP
‑
EGCG复合物采用如下方法制备得到：向表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯溶液中加入羟基磷灰石纳米棒进行超声分散后振荡即得。
[0009]所述羟基磷灰石纳米棒可采用现有任意已知方法（如共沉淀法、水热合成法、溶胶
‑
凝胶法、溶剂热法等）获得或通过市售方式购得。
[0010]所述步骤S2中，所述负载有HAP
‑
EGCG复合物的醛基化透明质酸的水溶液具体为将HAP
‑
EGCG复合物加入醛基化透明质酸的水溶液中混匀后即得。
[0011]本专利技术的第三个方面，提供上述纳米复合水凝胶在制备椎间盘退变药物中的应用。
[0012]本专利技术的第四个方面，提供一种药物，所述药物其活性成分包含上述纳米复合水凝胶。
[0013]本专利技术的第五个方面，提供一种椎间盘退变治疗的方法，所述方法包括向受试者施用治疗有效剂量上述纳米复合水凝胶或药物。
[0014]以上一个或多个技术方案的有益技术效果：上述技术方案通过交联O
‑
羧甲基壳聚糖和醛基化透明质酸与表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯包覆的羟基磷灰石纳米棒交联，成功制备了一种可注射的纳米复合水凝胶HAP
‑
EGCG@CS
‑
HA，首先，作为生物活性成分的HAP
‑
EGCG在修复NP中起主要作用。一方面，HAP可以通过大鼠骨髓间充质干细胞（rBMMSCs）的成核分化促进ECM的合成代谢。另一方面，EGCG能够通过诱导巨噬细胞表型2(M2)极化来减少NP中ECM的分解代谢。因此，HAP
‑
EGCG纳米棒可以通过调节ECM合成代谢和分解代谢之间的平衡来有效修复NP。然后将HAP
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EGCG纳米棒装入CS
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HA并通过注射运输到IVD。最后，纳米复合水凝胶HAP
‑
EGCG@CS
‑
HA具有自愈能力，可承受来自任何方向的力和能量，以及可生物降解的特性，可在体外诊断中释放HAP
‑
EGCG纳米棒，从而具有良好的实际应用之价值。
附图说明
[0015]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0016]图1为本专利技术实施例中通过混合CMCS和HA溶液制备的水凝胶的照片以及用于证明可注射性和自愈性的过程。
[0017]图2为本专利技术实施例中HAP
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EGCG@CS
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HA的SEM图像（箭头指向HAP
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EGCG纳米棒）。
[0018]图3为本专利技术实施例中CMCS和HA混合物的相图。
[0019]图4为本专利技术实施例中HAP
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EGCG@CS
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HA随时间的储能模量（G'）和损耗模量（G''）。CMCS 和HA的浓度分别为40 mg/mL 和 30 mg/mL，具有0.2 mg/mL HAP
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EGCG纳米棒。G'和G''曲线的交叉时间点定义为机械凝胶点（tgel）。
[0020]图5为本专利技术实施例中G'和G''相对于时间的测量，以秒为单位。通过在前 100 秒内对水凝胶施加低应变（γ = 0.1%），然后在接下来的 50 秒内施加高应变（γ = 1000%）并重复两次来建立应力
‑
应变测试。
[0021]图6为本专利技术实施例中HAP纳米棒、EGCG和HAP
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EGCG纳米棒的紫外
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可见光谱；插图分别是 HAP 纳米棒和HAP
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EG本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米复合水凝胶，所述纳米复合水凝胶命名为HAP
‑
EGCG@CS
‑
HA，其是通过交联O
‑
羧甲基壳聚糖和醛基化透明质酸与表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯包覆的羟基磷灰石纳米棒交联获得；其中，所述表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯包覆的羟基磷灰石纳米棒均匀分布在水凝胶中，且不破坏CS
‑
HA的微观结构。2.权利要求1所述纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1、制备HAP
‑
EGCG复合物；S2、将O
‑
羧甲基壳聚糖的水溶液与负载有HAP
‑
EGCG复合物的醛基化透明质酸的水溶液混合后即得纳米复合水凝胶。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述HAP
‑
EGCG复合物采用如下方法制备得到：向表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯溶液中加入羟基磷灰石纳米棒进行超声分散后振荡即得。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯与羟基磷灰石纳米棒的质量比为10
‑
30：10；所述表没食子儿茶素
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：程雷，刘超，赵达旺，
申请(专利权)人：山东大学齐鲁医院，
类型：发明
国别省市：