一种具有生物相容性的可注射肝素水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有生物相容性的新型可注射肝素水凝胶的制备方法，其以肝素和海藻酸钠为主要材料，利用碳化二亚胺和1

【技术实现步骤摘要】
一种具有生物相容性的可注射肝素水凝胶的制备方法


[0001]本专利技术属于生物组织工程医用材料
，本专利技术主要涉及一种具有生物相容性的可注射肝素水凝胶及其制备方法，此凝胶可以应用于细胞培养、皮肤创面愈合、软骨损伤修复及作为药物缓释载体等多种组织工程。

技术介绍

[0002]水凝胶是交联的亲水性聚合物网络，能够吸收大量的水或生物流体。水凝胶作为一种重要的生物材料，在药物传递、组织工程和再生医学方面有着广泛的应用，因而受到人们的广泛关注。从临床角度来看，可注射的原位形成水凝胶系统是非常必要的，如通过简单的混合，微创手术程序容易掺入治疗药物（包括基因，肽，蛋白质）和细胞，使不规则的手术缺陷得到完全填充，并减少植入物迁移的风险。在组织工程领域，可注射的水凝胶被设计用作临时和人工细胞外间质（ECM）。
[0003]肝素是由肝脏、粘膜和肺合成的天然抗凝血剂，分子量约为7000
‑
25000 Da。肝素是一种主链含有五碳糖环的戊聚糖，含有羧基、磺酸基和羟基等官能团。肝素发生在炎症介质，蛋白酶和组胺的相互作用中，并存在于体内肥大细胞颗粒中。在水凝胶的构造中使用肝素被证明有利于改善生物相容性和功效。因此，水凝胶可用作生长因子载体、细胞载体和抗癌载体。肝素中含有丰富的功能基团，可与生物分子结合，增加生物相容性和功效，促进细胞粘附，允许细胞介导的蛋白质降解，并可控制生长因子的载荷和释放行为。但相关水凝胶大都把肝素作为成胶中的添加成分，很少有将肝素作为主要成胶材料的水凝胶，这无疑限制了肝素水凝胶的发展前景。
[0004]海藻酸钠是天然的线性高分子，因为具有良好的生物相容性、生物降解性、无毒性、低免疫原性等优良性能，海藻酸钠广泛应用在组织工程及生物医用领域。但应用成胶时大多利用海藻酸钠的羧基，可是海藻酸钠的分子链上羧基十分有限，需要使用其他小分子试剂提高羧基活性，但是会影响其生物相容性，降低实用性能，所以对海藻酸钠进行功能化改性是使海藻酸钠在医用组织工程的应用更广的必要的步骤。
[0005]席夫碱反应，由于席夫碱类化合物具有一定的药理学和生理学活性，一直是引人注目的研究对象。席夫碱化合物具有很好的抗菌、抗真菌作用，例如，金黄色葡萄球菌、革兰氏阳性菌、枯草杆菌、革兰氏阳性菌、大肠杆菌、革兰氏阴性菌等，对新型隐球菌和白色念珠球菌也有很好的抑制作用。同时，这些化合物均对超氧阴离子自由基有较好的抑制。在医学领域，席夫碱具有抑菌、杀菌、抗肿瘤、抗病毒的生物活性。
[0006]
技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于克服现有技术缺陷，提供一种具有生物相容性的可注射肝素水凝胶，该水凝胶具有原位可注射和高度生物相容性的特点，操作简单，成胶时间可控且成胶时没有副产物，可以用于药物载体，细胞培养及伤口敷料等。
[0008]本专利技术还提供了上述具有生物相容性的可注射肝素水凝胶的制备方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具有生物相容性的可注射肝素水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：1）将肝素溶于水中，加入己二酸二酰肼（ADH）、碳化二亚胺（EDC）和1
‑
羟基苯并三唑（HOBt）混匀，然后调节pH至6.0
‑
7.5，搅拌反应9
‑
15h，经透析、冷冻干燥，获得改性肝素；2）将海藻酸钠与无水乙醇搅拌混合形成混悬液，加入高碘酸钠避光搅拌反应5
‑
10h，再加入相对于高碘酸钠等摩尔量或过量乙二醇终止反应，静置（25
‑
60min），收集沉淀物，经透析、冷冻干燥，获得改性海藻酸钠（也可以称为是高碘酸钠二醛衍生物）；；3）将步骤1）获得的改性肝素、步骤2）获得的改性海藻酸钠分别溶于水或PBS缓冲液中，混合，形成稳定的水凝胶。
[0010]具体的，步骤1）中，所述肝素、己二酸二酰肼、碳化二亚胺和1
‑
羟基苯并三唑的摩尔比可以为1：1
‑
35：1：1。用来改性肝素的缩合剂，选用碳化二亚胺（1
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺，简称EDC）、1
‑
羟基苯并三唑（简称HOBt）。
[0011]进一步的，步骤1）和步骤2）中，所述透析所用透析袋的截留分子量可以为3
‑
4 kDa，透析时间可以为2
‑
5天。
[0012]进一步的，步骤1）和步骤2）中，所述冷冻干燥为
‑
1~
ꢀ‑
2℃干燥40
‑
50h。
[0013]具体的，步骤2）中，高碘酸钠与海藻酸钠的摩尔比为0.2
‑
1.0：1。10g海藻酸钠一般加入100
‑
150ml无水乙醇。
[0014]进一步的，步骤1）中，可以使用盐酸或氢氧化钠水溶液调节pH为至6.0
‑
7.8。
[0015]具体的，步骤3）制备所得水凝胶中溶质的质量分数可以在2.5
‑
10%，所述溶质为改性肝素和改性海藻酸钠。
[0016]本专利技术还提供了采用上述方法制备得到的具有生物相容性的可注射肝素水凝胶。
[0017]本专利技术具有生物相容性的可注射肝素水凝胶制备时，以肝素和海藻酸钠为主要原料，利用碳化二亚胺（EDC）和1
‑
羟基苯并三唑（HOBt）作为缩合剂将己二酸二酰肼（ADH）接枝到肝素上进行改性，使肝素具备游离的氨基；使用高碘酸钠对海藻酸钠进行氧化改性，使海藻酸钠主链糖苷键发生非特异性氧化形成双醛基团，形成带双醛基的海藻酸钠衍生物；再将得到的两种改性材料溶液通过透析与冷冻干燥进行纯化制成固体粉末；最后将提纯后的改性肝素和改性海藻酸钠在水溶液中进行席夫碱反应形成酰胺键，进而形成网状水凝胶结构。这两种材料在成胶时质量分数相同，当溶液质量分数从2.5
ꢀ‑ꢀ
10%依次增高时，室温水凝胶成胶时间从30s
‑
2h不等。
[0018]本专利技术的创新点和核心在于肝素与海藻酸钠的改性、常温下自发反应成胶方式以及成胶时间可在几十秒到几小时自行调节及可注射特性。
[0019]和现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1）本专利技术水凝胶具有原位可注射和高生物相容性的特点，制备过程操作简单，成胶时间可控且成胶时没有副产物；2）本专利技术选用的材料是动物体内提取的肝素和具有高度生物相容性的海藻酸钠，制备所得的水凝胶具有很好的生物相容性，反应体系为水溶液，反应凝胶稳定；3）本专利技术水凝胶为常温下自发反应成胶方式，成胶时间可在几十秒到几小时自行调节。本专利技术方法制备的水凝胶具有高度生物相容性，可以用于药物载体，细胞培养及伤口
敷料等。
附图说明
[0020]图1为本专利技术水凝胶制备时通过注射器注射的示意图；图2为本专利技术水凝胶中所含溶质不同质量分数的成胶图；图3为本专利技术实施例3制备所得水凝胶的SEM图；图4为本专利技术水凝胶浸提液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有生物相容性的可注射肝素水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将肝素溶于水中，加入己二酸二酰肼、碳化二亚胺和1
‑
羟基苯并三唑混匀，然后调节pH至6.0
‑
7.5，搅拌反应9
‑
15h，经透析、冷冻干燥，获得改性肝素；2）将海藻酸钠与无水乙醇搅拌混合形成混悬液，加入高碘酸钠避光搅拌反应5
‑
10h，再加入等摩尔量或过量乙二醇终止反应，静置，收集沉淀物，经透析、冷冻干燥，获得改性海藻酸钠；3）将步骤1）获得的改性肝素、步骤2）获得的改性海藻酸钠分别溶于水或PBS缓冲液中，混合，即得。2.如权利要求1所述具有生物相容性的可注射肝素水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述肝素、己二酸二酰肼、碳化二亚胺和1
‑
羟基苯并三唑的摩尔比为1：1
‑
35：1：1。3.如权利要求1所述具有生物相容性的可注射肝素水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1）和步骤2）中，所述透析所用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪，万李鹏，王郑婷，王雨晴，聂长元，张小雅，张义杰，邓宵楠，何冲，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：