二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶，该可注射水凝胶由交联巯基化透明质酸水凝胶与MoS2纳米片组成，MoS2纳米片均匀分布在交联巯基化透明质酸的三维交联网络结构中；该可注射水凝胶中，MoS2纳米片的含量为70～100μg/mL，交联巯基化透明质酸的含量为10～30mg/mL。本发明专利技术还提供了该可注射水凝胶的制备方法及其在骨修复领域的应用。本发明专利技术提供的可注射水凝胶可以改善干细胞在该水凝胶材料上的粘附性能，能有效缓解现有用于软骨修复的凝胶材料存在的干细胞粘附性差的不足。差的不足。

【技术实现步骤摘要】
二硫化钼增强的巯基化透明质酸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材料领域，涉及二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]关节软骨缺损是一类常见的骨科疾病，由于关节软骨无血管，无淋巴，无神经，因而难以自我修复。现有的治疗方法主要依赖于自体软骨细胞移植，但是该治疗方法受限于供体细胞的不足以及在培养过程中易分化。组织工程通过将体外分离扩增的种子细胞协同生长因子种植在支架材料上，将其移植到人体内后可以形成新的软骨组织以达到软骨修复与重建的目的，因而受到了越来越多的关注。因此，理想的支架对于缺损软骨的重建是至关重要的。水凝胶有利于维持种子细胞圆形或者椭圆形的形态，这种形态同种子细胞在天然的软骨基质中的形态一致，同时水凝胶具有好的渗透性，有利于营养物质的传输和代谢活动的进行，细胞可以被水凝胶三维包裹在水凝胶中。因此，水凝胶已被广泛应用于软骨组织工程并且展现出了巨大的潜力。
[0003]透明质酸是软骨细胞外基质最主要的成分之一。透明质酸的结构和生物学性能可调控细胞信号、伤口愈合和基质的形成。透明质酸水凝胶有良好的生物相容性、生物降解性、高保水性以及促进软骨形成的特性，但是透明质酸生物材料会抑制细胞的附着，无法达到应用要求。CN 104892962A公开了一种巯基/二硫键可控自交联透明质酸水凝胶，但该水凝胶仍然会抑制细胞附着，其细胞粘附性较差，干细胞在其上铺展困难。因此，若能进一步改善透明质酸水凝胶的细胞粘附性能，对于促进透明质酸凝胶材料在软骨修复领域的实际应用将起到积极的作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶及其制备方法与应用，以改善干细胞在该水凝胶材料上的粘附性能，有效缓解现有用于软骨修复的凝胶材料存在的干细胞粘附性差的不足。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶，该可注射水凝胶由交联巯基化透明质酸水凝胶与MoS2纳米片组成，MoS2纳米片均匀分布在交联巯基化透明质酸的三维交联网络结构中；该可注射水凝胶中，MoS2纳米片的含量为70～100μg/mL，交联巯基化透明质酸的含量为10～30mg/mL；
[0007]所述MoS2纳米片为单层MoS2纳米片，所述交联巯基化透明质酸是由巯基化透明质酸通过巯基之间形成二硫键的自交联反应形成。
[0008]上述二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶的技术方案中，巯基化透明质酸的结构式如式(Ⅰ)所示，
[0009][0010]上述二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶的技术方案中，巯基化透明质酸中半胱氨的接枝率为30％～70％。
[0011]进一步地，上述二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶的技术方案中，巯基化透明质酸是以透明质酸为基础通过半胱胺改性得到的，作为改性基础的透明质酸的分子量优选为0.1～2.0MDa。
[0012]上述二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶的技术方案中，所述MoS2纳米片的尺寸优选为0.2～5μm、厚度为1nm左右。
[0013]本专利技术还提供了上述二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)MoS2纳米片充分分散在去离子水中，然后用碱性溶液调节所得溶液的pH值至7.4～7.8，再加入pH值为7.4～7.8的PBS缓冲液调节溶液中的MoS2纳米片的浓度至70～100μg/mL，得到MoS2纳米片溶液；
[0015](2)将巯基化透明质酸酸溶解于步骤(1)制备的MoS2纳米片溶液中形成混合溶液，该混合溶液中巯基化透明质酸的浓度为10～30mg/mL；
[0016](3)用碱性溶液调节步骤(2)所得混合溶液的pH值至7.4～7.8，在34～40℃静置，使巯基化透明质酸通过巯基之间形成二硫键的自交联反应形成水凝胶，即得二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶。
[0017]上述制备方法的技术方案中，所述PBS缓冲液的浓度优选为0.01～0.02mol/L。
[0018]上述制备方法的技术方案中，所述碱性溶液优选为0.5～2mol/L的NaOH溶液。
[0019]本专利技术通过体外细胞实验证实，骨髓间充质干细胞在二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶中成团生长并且细胞粘附性良好，本专利技术提供的二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶可有效解决现有的透明质酸凝胶存在的细胞铺展困难的问题。二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶能够很好地维持骨髓间充质干细胞的活力，促进骨髓间充质干细胞的增殖。二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶对骨髓间充质干细胞分泌糖胺多糖的促进作用优异。
[0020]基于以上实验结果，本专利技术还提供了上述二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶在骨修复领域的应用，特别是在软骨修复领域的应用。具体地，可将二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶用于制备软骨组织工程三维细胞支架或软骨组织工程三维支架。
[0021]采用二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶用于制备软骨组织工程三维细胞支架或软骨组织工程三维支架的步骤如下：
[0022](1)MoS2纳米片充分分散在去离子水中，然后用碱性溶液调节所得溶液的pH值至7.4～7.8，再加入pH值为7.4～7.8的PBS缓冲液调节溶液中的MoS2纳米片的浓度至70～100μg/mL，得到MoS2纳米片溶液；
[0023](2)将巯基化透明质酸酸溶解于步骤(1)制备的MoS2纳米片溶液中形成混合溶液，该混合溶液中巯基化透明质酸的浓度为10～30mg/mL；
[0024](3)用碱性溶液调节步骤(2)所得混合溶液的pH值至7.4～7.8，立即将所得混合溶液注射至生物体内的待修复部位，巯基化透明质酸通过巯基之间形成二硫键的自交联反应形成水凝胶，即得软骨组织工程三维支架；
[0025]或者，向步骤(2)所得混合溶液中加入骨髓间充质干细胞悬浮液并混匀，然后用碱性溶液调节步骤(2)所得混合溶液的pH值至7.4～7.8，巯基化透明质酸通过巯基之间形成二硫键的自交联反应形成包裹骨髓间充质干细胞的水凝胶，即得软骨组织工程三维细胞支架；
[0026]或者，向步骤(2)所得混合溶液中加入骨髓间充质干细胞悬浮液并混匀，然后用碱性溶液调节步骤(2)所得混合溶液的pH值至7.4～7.8，立即加入模具中，在34～40℃静置，巯基化透明质酸通过巯基之间形成二硫键的自交联反应形成包裹骨髓间充质干细胞的水凝胶，将包裹骨髓间充质干细胞的水凝胶从模具中取出浸没于培养基中，置于培养箱中在34～40℃、3％～5％的CO2的条件下培养至少1天即得软骨组织工程三维细胞支架，培养期间定期更换培养基；所述培养基是在α
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MEM基础培养基的基础上添加青霉素
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链霉素混合液、抗坏血酸以及胎牛血清得到的。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶，其特征在于，该可注射水凝胶由交联巯基化透明质酸水凝胶与MoS2纳米片组成，MoS2纳米片均匀分布在交联巯基化透明质酸的三维交联网络结构中；该可注射水凝胶中，MoS2纳米片的含量为70～100μg/mL，交联巯基化透明质酸的含量为10～30mg/mL；所述MoS2纳米片为单层MoS2纳米片，所述交联巯基化透明质酸是由巯基化透明质酸通过巯基之间形成二硫键的自交联反应形成。2.根据权利要求1所述二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶，其特征在于，巯基化透明质酸中半胱氨的接枝率为30％～70％。3.根据权利要求2所述二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶，其特征在于，巯基化透明质酸是以透明质酸为基础通过半胱胺改性得到的，作为改性基础的透明质酸的分子量为0.1～2.0MDa。4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶，其特征在于，所述MoS2纳米片的尺寸为50～500nm。5.权利要求1至4中任一权利要求所述二硫化钼增强的巯基化透明质酸可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)MoS2纳米片充分分散在去离子水中，然后用碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亚芳，孙勇，樊渝江，詹雪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：