一种促进组织修复的壳聚糖水凝胶及其组织修复材料制造技术

一种促进组织修复的壳聚糖水凝胶及其组织修复材料，壳聚糖水凝胶的制备方法包括：碱处理步骤，包括使用碱性溶液浸泡双网络水凝胶，获得碱处理后的水凝胶，即为所述壳聚糖水凝胶。本发明专利技术通过牺牲双网络中的凝胶网络制备了物理交联的单网络壳聚糖水凝胶，通过牺牲凝胶网络的方法制备了高含水量、高强、高韧、抗溶胀的壳聚糖水凝胶。将该水凝胶植入大鼠组织受损处后，维持了组织的正常力学性能进而避免组织进一步退化。其中，该水凝胶的抗溶胀性能够有效地避免壳聚糖凝胶在体内组织液环境下发生膨胀而压迫神经引发疼痛。生膨胀而压迫神经引发疼痛。生膨胀而压迫神经引发疼痛。

【技术实现步骤摘要】
一种促进组织修复的壳聚糖水凝胶及其组织修复材料


[0001]本专利技术涉及高强高韧组织的修复和再生领域。尤其涉及一种促进组织修复的高含水量、高强、高韧、抗溶胀的壳聚糖水凝胶及其组织修复材料。

技术介绍

[0002]结缔组织是人和高等动物的基本组织之一，可分为疏松结缔组织(如皮下组织)、致密结缔组织(纤维环/肌腱/韧带/关节软骨)和脂肪组织等。其中，致密结缔组织除了起骨与骨连接、骨与骨的润滑作用之外，还能维持骨与骨在运动过程中的受力平衡。其中，由纤维环受损引起椎间盘退变是一种高度普遍的肌肉骨骼疾病，给社会经济带来巨大负担。纤维环是一种富含I型胶原蛋白的纤维软骨，含有高达70％的水分。据文献报道，纤维环对椎间盘的受力起重要作用，承受着椎间盘活动的主要张力。一旦纤维环因为过度疲劳、创伤或老龄化等原因而造成受力不均匀，就会导致纤维环损伤，从而髓核外溢压迫神经，进而引起腰痛。然而，纤维环是一种无血管无滑膜组织，导致其修复能力有限。根据退行性改变的阶段，当前对于椎间盘退变的临床治疗策略通常分为保守治疗和外科治疗。保守的方法包括休息、止痛药或物理治疗。这些方法仅旨在减轻患者的痛苦，而不是修复受损的椎间盘。外科手术包括脊柱融合术和椎间盘切除术，但是这些治疗方式会对椎间盘造成二次创伤，且具有一定的复发潜在性，引起邻近节段的进一步退变，导致患者的生活质量下降。另外由于剧烈运动导致的肌腱/韧带断裂(撕裂)也成为了当今社会的发病率较高的骨骼疾病，一般进行手术缝合可将断裂肌腱和韧带进行缝合。但也伴随术后肌腱/韧带粘黏，力学不匹配造成屈伸不到位等功能障碍。因此，开发一种能够与致密结缔组织力学相匹配的生物材料具有重要意义。
[0003]水凝胶是一种由大分子组成的三维网络材料，其能够达到70～90％的含水量。同时水凝胶具有良好的机械性能(拉伸性、柔韧性)和可调节性能。其中，壳聚糖水凝胶由于其良好的生物相容性在组织工程、药物输送等方面具有广泛作用。然而，制备同时具有高含水量和高强、高韧的壳聚糖水凝胶存在一定的挑战。目前已有多种方法制备了高强、高韧的壳聚糖水凝胶，但报道的壳聚糖水凝胶都是通过干燥失水处理提高其机械性能，这种方法严重限制了天然多糖水凝胶在组织工程中的应用。

技术实现思路

[0004]根据第一方面，在一实施例中，提供一种壳聚糖水凝胶，其制备方法包括：
[0005]碱处理步骤，包括使用碱性溶液浸泡双网络水凝胶，获得碱处理后的水凝胶，即为所述壳聚糖水凝胶。通过碱性溶液浸泡，牺牲凝胶中网络，使双网络水凝胶变成单网络水凝胶，同时生成具有晶域结构的壳聚糖纳米纤维束。碱性溶液用于降解网络中的非壳聚糖成分，并能使壳聚糖水凝胶形成微晶结构和纳米纤维。
[0006]根据第二方面，在一实施例中，提供一种壳聚糖水凝胶，所述壳聚糖水凝胶的拉伸强度为≥1MPa；
[0007]所述壳聚糖水凝胶的制备方法包括：
[0008]碱处理步骤，包括使用碱性溶液浸泡双网络水凝胶，获得碱处理后的水凝胶，即为所述壳聚糖水凝胶。
[0009]根据第三方面，在一实施例中，提供一种组织修复材料，包含第一方面或第二方面的壳聚糖水凝胶。
[0010]依据上述实施例的一种促进纤维环修复的壳聚糖水凝胶及其组织修复材料，本专利技术通过牺牲双网络中的凝胶网络制备了物理交联的单网络壳聚糖水凝胶。
[0011]在一实施例中，通过牺牲凝胶网络的方法制备了高含水量、高强、高韧、抗溶胀的壳聚糖水凝胶。
[0012]在一实施例中，将该水凝胶植入大鼠结缔组织受损处后，维持了受损组织的正常力学性能进而组织进一步退化。其中，该水凝胶的抗溶胀性能够有效地避免壳聚糖凝胶在体内组织液环境下发生膨胀而压迫神经引发疼痛。
附图说明
[0013]图1为实施例1～9及对比例1～2制得的壳聚糖水凝胶的含水量测试结果图；
[0014]图2为实施例1～9以及对比例2制得的壳聚糖水凝胶的机械性能测试结果图；
[0015]图3为实施例1～9和对比例1～2制得的壳聚糖水凝胶的溶胀率测试结果图；
[0016]图4为实施例10～14及对比例3～4制得的壳聚糖水凝胶的含水量测试结果图；
[0017]图5为实施例10～14以及对比例4制得的壳聚糖水凝胶的机械性能测试结果图；
[0018]图6为为实施例10～14和对比例3～4制得的壳聚糖水凝胶的溶胀率测试结果图；
[0019]图7为实施例15～19及对比例5～6制得的壳聚糖水凝胶的含水量测试结果图；
[0020]图8为实施例15～19以及对比例6制得的壳聚糖水凝胶的机械性能测试结果图；
[0021]图9为实施例15～19和对比例5～6制得的壳聚糖水凝胶的溶胀率测试结果图；
[0022]图10为实施例7制得的壳聚糖水凝胶植入大鼠尾椎纤维环损伤处实物图；
[0023]图11为实施例7制得的壳聚糖水凝胶植入大鼠腰椎纤维环损伤处实物图；
[0024]图12为实施例10制得的壳聚糖水凝胶植入大鼠膝关节损伤处实物图。
具体实施方式
[0025]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0026]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
[0027]本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。
[0028]本文中，“常温”是指23℃
±
2℃，亦称“室温”。
[0029]本文中，浓度“M”是指mol/L。
[0030]鉴于现有技术存在的缺陷，开发一种高含水量、高强、高韧、抗溶胀的壳聚糖水凝胶，用于维持受损组织的力学性能并促进组织再生具有重要的意义。
[0031]在一实施例中，本专利技术的目的在于提供一种高含水量、高强、高韧的抗溶胀壳聚糖水凝胶制备方法，将上述方法制备的水凝胶植入大鼠组织受损处后，能够保障大鼠正常运动所需的力学性能，并进一步促进组织的再生。有效解决目前组织受损造成力学不匹配引发的组织退变问题。
[0032]根据第一方面，在一实施例中，提供一种壳聚糖水凝胶，其制备方法包括：
[0033]碱处理步骤，包括使用碱性溶液浸泡双网络水凝胶，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖水凝胶，其特征在于，所述壳聚糖水凝胶的制备方法包括：碱处理步骤，包括使用碱性溶液浸泡双网络水凝胶，获得碱处理后的水凝胶，即为所述壳聚糖水凝胶。2.如权利要求1所述的壳聚糖水凝胶，其特征在于，所述碱处理步骤中，所述双网络水凝胶包括胶体和壳聚糖。3.如权利要求2所述的壳聚糖水凝胶，其特征在于所述胶体包括可在碱性溶液中发生降解，并且能与壳聚糖成胶的胶体。4.如权利要求2所述的壳聚糖水凝胶，其特征在于，所述胶体包括明胶、琼脂、透明质酸、丝素蛋白、海藻酸钠、果胶中的至少一种；优选地，所述壳聚糖包括羧甲基壳聚糖、甲基丙烯酰化壳聚糖中的至少一种；优选地，所述壳聚糖的分子量为1000～200000；优选地，所述壳聚糖包括水溶性壳聚糖、非水溶性壳聚糖中的至少一种；优选地，所述碱处理步骤中，所述碱性溶液包括含有碱的水溶液；优选地，所述碱处理步骤中，所述碱性溶液中的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇胺、二乙胺中的至少一种；优选地，所述碱处理步骤中，所述碱性溶液中碱的浓度为0.1～5mol/L；优选地，所述碱处理步骤中，碱性溶液浸泡的时间≥6小时，优选为6～48小时。5.如权利要求1所述的壳聚糖水凝胶，其特征在于，还包括有机溶剂处理步骤，包括使用有机溶剂或其水溶液浸泡双网络水凝胶，获得浸泡处理后的水凝胶，即为可用于碱处理步骤的双网络水凝胶；优选地，所述有机溶剂处理步骤中，有机溶剂浸泡的时间≥1小时，优选为1～48小时；优选地，所述有机溶剂处理步骤中，所述有机溶剂包括乙醇、聚乙二醇、甘油、二甲基亚砜中的至少一种；优选地，所述有机溶剂处理步骤中，获得有机溶剂浸泡处理的水凝胶后，去除所述水溶胶中的有机溶剂，获得去除有机溶剂后的水凝胶，然后进入碱处理步骤。6.如权利要求1所述的壳聚糖水凝胶，其特征在于，还包括定力机械训练步骤，包括对碱处...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德成，周丹，刘洪梅，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：