一种基于丝素蛋白/透明质酸的可注射水凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种基于丝素蛋白/透明质酸的可注射水凝胶及其制备方法。本发明专利技术公开的可注射水凝胶是由丝素蛋白和透明质酸组成，并包裹有甲泼尼龙，可用于长期抑制炎症；且在戊二醛(GTA)的存在下，通过改变成分的比例和浓度即可控制体系的溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种基于丝素蛋白/透明质酸的可注射水凝胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物医用材料
，具体涉及一种基于丝素蛋白/透明质酸的可注射水凝胶及其制备方法与其在软骨再生领域中的应用。

技术介绍

[0002]软骨损伤是造成全世界数百万人关节疼痛和关节活动性丧失的重要原因。据报道，约60％接受膝关节镜检查的患者患有软骨损伤，此外，约15％的60岁以上的老年人有软骨降解等临床症状。事实上，由于软骨缺乏血管、神经和淋巴管，细胞增殖不良，基质周转率低，导致其再生能力十分有限。软骨再生的主要目的是为恢复、维持和增强组织功能提供适宜的环境，从而进一步促进软骨细胞的迁移和粘附，以建立和维持软骨功能。
[0003]天然高分子由于其优异的生物相容性，使其在生物医学应用中具有十分独特的优势。在天然高分子中，透明质酸(HA)在关节软骨细胞外基质(ECM)中发挥着重要作用。此外，透明质酸的存在有助于软骨细胞的存活和软骨基质的生成。由于独特的高分子化学结构，透明质酸表现出极高的吸水性。这种高吸水性使得透明质酸可以通过为软骨提供膨胀压力来恢复生物环境，从而减少摩擦，并作为保湿剂和(或)润滑剂改善滑液弹性。然而，透明质酸的高粘弹性容易导致较差的机械性能、不稳定性和快速退化。此外，基于透明质酸的基质表现出较差的软骨细胞粘附性，这大大限制了透明质酸在组织工程中的应用。
[0004]因此，开发一种透明质酸基复合材料用以克服其在软骨再生应用中的缺陷，即成为软骨再生领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的第一个目的是针对透明质酸固有缺陷及因基于透明质酸的基质表现出较差的软骨细胞粘附性而大大限制透明质酸在组织工程中应用的问题，而提供一种基于丝素蛋白/透明质酸的可注射复合水凝胶。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于丝素蛋白/透明质酸的可注射水凝胶，按质量百分比计，包括以下组分：丝素蛋白2.0
‑
4.0％，透明质酸0.5％和戊二醛0.25
‑
4％。
[0008]值得说明的是，本专利技术中丝素蛋白(SF)是一种从家蚕或蜘蛛丝中提取的天然蛋白质，其具有较为缓慢的生物降解性和优异的机械强度。此外，它还具有多种理想的特性，例如较低的免疫反应和低毒性，尤其是模拟人体细胞外基质的能力，因此它被广泛应用于软骨组织工程。
[0009]基于以上事实可以推断，使用丝素蛋白能够克服透明质酸的上述固有缺点。通过引入丝素蛋白，丝素蛋白/透明质酸的复合材料可以通过在高分子基体内生成β
‑
折叠结构域并增加细胞粘附性来克服透明质酸在软骨再生应用中的缺点。
[0010]进一步的，当丝素蛋白浓度超过4wt％时，溶胶状态下，其粘度过大，因此不利于注
射。而当丝素蛋白浓度超过3wt％时，所得凝胶无法稳定存在；
[0011]戊二醛的浓度需要保持在上述的适当范围内，而当戊二醛浓度过高时，会造成过早形成凝胶使得针头堵塞，且所得凝胶不仅较脆，含水量也较低；而当戊二醛浓度过低时，会造成凝胶强度较低甚至无法成胶。
[0012]更进一步的，本专利技术所述凝胶的形成基于两种作用，即物理交联和化学交联。物理交联通过丝素蛋白中氢键、疏水相互作用和静电相互作用的形成来实现。而化学交联通过加入戊二醛作为交联剂，将丝素蛋白中少量赖氨酸基团中的氨基进行交联来实现。
[0013]本专利技术的第二个目的是提供一种如上所述基于丝素蛋白/透明质酸的可注射水凝胶的制备方法。
[0014]一种基于丝素蛋白/透明质酸的可注射水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0015]按照上述的原料组分质量百分比将丝素蛋白溶液与透明质酸溶液混合，在得到均一的混合溶液之后，加入戊二醛溶液；随后将上述混合溶液体系置于37℃下静置，即可得到所述基于丝素蛋白/透明质酸的可注射复合水凝胶。
[0016]具体地，首先将不同浓度(2.0wt％，2.5wt％，3.0wt％，3.5wt％，4.0wt％(优选比例为4.0wt％))的丝素蛋白溶液与0.5wt％的透明质酸溶液混合；在得到均一的混合溶液之后，在该溶液中加入不同浓度(0.25wt％，0.5wt％，1wt％,2wt％，4wt％(优选比例为0.5wt％))的戊二醛溶液；随后将上述混合溶液体系置于37℃下静置一定时间，即可得到丝素蛋白/透明质酸复合水凝胶。
[0017]需要说明的是，本专利技术通过丝素蛋白和透明质酸配比的探索和优化，使得水凝胶可以通过较细的针头(21G
‑
26G医用针头)进行注射；且通过在丝素蛋白水凝胶中引入透明质酸，可在原位得到十分稳定的凝胶；
[0018]与其他技术相比，本专利技术同时采用物理交联和化学交联方法制备水凝胶，所得到的水凝胶具有更好的成胶性和稳定性；同时由于丝素蛋白水凝胶本身吸水性较差，因此不利于软骨再生，而通过在丝素蛋白水凝胶中引入亲水性透明质酸，所得到的水凝胶可以获得更高的吸水性和柔软性。
[0019]此外，本专利技术还请求保护上述基于丝素蛋白/透明质酸的可注射水凝胶在软骨再生领域中的应用。
[0020]值得说明的是，一般来说，软骨损伤往往与炎症反应有关，这些炎症反应会增加软骨修复的难度。近年来，研究人员发现透明质酸与皮质类固醇联合治疗可以通过即时缓解或长期改善的方式有效缓解炎症。甲泼尼龙(MP)作为一种抗炎药，可以通过抑制促炎蛋白和炎性细胞因子的积累，促进免疫细胞释放细胞因子，并增强抗炎蛋白的表达，来促进软骨组织的修复。然而，由于甲泼尼龙可以快速从滑膜腔中被清除，其已被证明不具有长效释放特性。在软骨修复中，因为甲泼尼龙需要进行多次给药，因此会加剧不良反应并损伤关节软骨。
[0021]故而，本专利技术涉及一种可用于软骨再生的可注射水凝胶体系。该水凝胶体系由丝素蛋白和透明质酸组成，并包裹有甲泼尼龙，可用于长期抑制炎症。在戊二醛(GTA)的存在下，通过改变成分的比例和浓度即可控制体系的溶胶
‑
凝胶转变。此外，在pH值为7.4的PBS缓冲溶液中这种丝素蛋白/透明质酸复合水凝胶可以在长达十天的时间内缓慢释放甲泼尼龙。
[0022]最后，专利技术人在鸡胚绒毛尿囊膜和小鼠模型上分别进行了体外实验和体内成胶实验，以验证该水凝胶体系的生物相容性和成胶性。
[0023]与现有技术相比，本专利技术公开提供的一种基于丝素蛋白/透明质酸的可注射水凝胶及其制备方法与应用，具有如下优异效果：
[0024]1)本专利技术公开的制备方法简单且快捷，及其因无需使用有机溶剂而使之极为环保，适于推广；
[0025]2)本专利技术产品在老鼠体内可有效形成稳定水凝胶，且该水凝胶具有良好的生物相容性。
[0026]3)本专利技术产品在溶胶状态下具有较高的流动性，因此其适于使用较细的针头进行注射(21G
‑
26G医用针头)
[0027]4)本专利技术产品通过物理交联和化学交联相结合的方式，在保持可注射性的同时，又能得到具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于丝素蛋白/透明质酸的可注射水凝胶，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：丝素蛋白2.0
‑
4.0％，透明质酸0.5％和戊二醛0.25
‑
4％。2.一种如权利要求1所述基于丝素蛋白/透明质酸的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照如权利要求1所述的组分质量百分比将丝素蛋白溶液与透明质酸溶液混合，在得到均一的混合溶液之...

【专利技术属性】
技术研发人员：李义，坦比，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：