一种掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶，及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶，制备方法和用途。本发明专利技术水凝胶的基质为双键改性甲基丙烯酰化明胶，所述锌微粒和/或镁微粒均匀混合于所述明胶中。本发明专利技术水凝胶用作身体不同部位皮肤黏膜伤口的敷料或皮肤黏膜替代品的医用生物材料。本发明专利技术水凝胶兼具甲基丙烯酰化明胶和锌、镁微粒的优点，可以吸收伤口渗出、保持伤口区域湿润，积极干预伤口愈合过程，并且是生物活性物质的优良载体。其中的镁微粒和锌微粒在降解的过程中可以释放具有生物活性的镁离子和锌离子，镁离子可以促进血管再生并促进锌离子转运，锌离子可以加速细胞外基质形成和再上皮化。本发明专利技术的水凝胶绿色环保，生物安全性高。生物安全性高。生物安全性高。

【技术实现步骤摘要】
一种掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶，及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及水凝胶
，具体涉及一种掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶，及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]人体的软组织包括皮肤和黏膜两种类型，外伤、急性创伤、手术、肿瘤等常导致人体软组织产生伤口。处理软组织伤口常常需要敷料来进行包扎处理，伤口处理不当会延长伤口愈合时间，增加感染风险。所以具有优良性能的伤口敷料是至关重要的。目前临床上广泛使用纱布或棉布等传统创面敷料，但这些敷料有很多缺点。例如，纱布吸收的血液会形成固体凝块，纱布复合材料会附着在伤口上，导致继发出血和疼痛。此外，这些传统敷料不能用于黏膜伤口。血管化延迟常常是导致伤口愈合延迟的重要原因，恢复足够的血液供应来治疗大面积皮肤缺损仍然是一个重大的科学和临床挑战。因此，迫切需要开发有效促进血管生成和伤口愈合的敷料和皮肤黏膜替代品来满足现代医疗的要求。
[0003]水凝胶是由亲水性高分子交联形成的三维网络支架材料，具有理化性质可控、生物相容性好等特点，常被应用于生物医学领域，如组织工程、创伤修复、药物控释等。明胶是胶原水解后的产物，具有比胶原更低的免疫原性，更容易加工，并且保留了胶原所具备的RGD细胞粘附肽和蛋白酶降解位点，是水凝胶的重要原料之一。
[0004]明胶具有溶胶
‑
凝胶转化特性，在低温情况下能够自发地物理交联形成水凝胶。但是以明胶作为单一原料制备水凝胶材料，其在热稳定性、力学性能和降解性能方面存在不足，往往不能满足医用材料的需求。明胶分子链含有大量的活性基团，可以通过改性、交联或与其他材料复合的方式制备不同性能的水凝胶。
[0005]水凝胶拥有独特的生物和物理性能，例如良好的生物相容性、可调节的机械性能、溶胀和降解性能，而且可以提供潮湿的愈合环境，并积极干预伤口愈合过程，被认为是极具吸引力的新型敷料，受到越来越多的关注。甲基丙烯酰胺明胶不仅具有相对较低的抗原性、良好的生物相容性和合适的生物降解性，是生物活性物质的优良载体，而且价格较低，通过改变其甲基丙烯酰化程度、浓度或光聚合时间，可以很容易地调整其力学、降解和生物性能。因此，甲基丙烯酰化明胶能够相对容易地应用于不同身体部位的伤口和作为不同类型伤口的皮肤替代品。如果能够进一步提高其医学性能，如促进血管生成、加速细胞外基质形成和再上皮化等，将会使其在临床医用中发挥更完备的作用。但目前在这方面的探索十分有限。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种可促进血管生成和软组织伤口愈合的掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶。
[0007]本专利技术提供的掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶,所述水凝胶的
基质为双键改性甲基丙烯酰化明胶，所述锌微粒和/或镁微粒均匀混合于所述明胶中，所述甲基丙烯酰化明胶质量体积比浓度为2.5
‑
10％；所述锌微粒或镁微粒与甲基丙烯酰化明胶的质量体积比均为1:20
‑
80。
[0008]进一步,所述镁微粒的粒径为30
‑
50μm。
[0009]进一步,所述锌微粒的粒径为5
‑
10μm。
[0010]本专利技术还提供上述掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶的制备方法，所述方法包括步骤：
[0011]1)将明胶与甲基丙烯酸酐加入磷酸盐缓冲液中缓慢加热到50℃，加热反应过程中用NaOH调整pH至10后，用5倍体积以上的磷酸盐缓冲液稀释反应混合物以停止反应，将得到的溶液通过透析管去离子水透析5
‑
7天，透析后的溶液冷冻干燥得到Ge lMA粉末；
[0012]2)向PBS中加入光引发剂，以配制质量体积比浓度为0.25％的光引发剂标准溶液；
[0013]3)将步骤1)中得到的Ge lMA粉末，加入到光引发剂标准溶液中，以配制质量体积比浓度为2.5
‑
10％的甲基丙烯酰化明胶水溶液，并加热溶解；
[0014]4)将锌微粒和/或镁微粒加入步骤3)所得溶液中，在低温下混合，得到均质的混合溶液；
[0015]5)将混合溶液置于模具中，对其进行光固化。
[0016]进一步,所述光引发剂为2
‑
羟基
‑
甲基苯基丙烷
‑1‑
酮、二苯甲酮、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯中的至少一种。
[0017]进一步,所述步骤3)中所述加热为水浴加热或恒温箱加热，温度为50
‑
70℃。
[0018]进一步,所述步骤4)中所述低温指10
‑
15℃，混合包括振荡器振荡混合或磁力搅拌混合；振荡器振荡转速为400
‑
600rmp，时间为15分钟；磁力搅拌为200
‑
400rmp，时间为10分钟。
[0019]进一步,所述步骤5)中光固化条件为蓝光或紫外光固化。
[0020]本专利技术还提供上述掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶的用途，所述用途是作为身体不同部位皮肤黏膜伤口的敷料或皮肤黏膜替代品的医用生物材料。
[0021]镁和锌是两种可降解金属，镁微粒和锌微粒在降解的过程中可以释放具有强大生物活性的镁离子和锌离子，镁离子可以促进血管生成并促进锌离子转运，锌离子则具有加速细胞外基质形成和再上皮化的作用。
[0022]本专利技术的甲基丙烯酰化明胶是一种双键改性明胶，将由明胶与甲基丙烯酸酐加入磷酸盐缓冲液加热到50℃，在活性胺和氨基酸残基上引入甲基丙烯酰取代基，以实现双键改性。用磷酸盐缓冲液稀释反应混合物停止取代反应后，将得到的溶液通过透析管去离子水透析5
‑
7天。最后，透析后的溶液可冷冻干燥得到Ge lMA粉末，可长期保存。也可直接使用商品化的Ge lMA粉末。Ge lMA配合使用光引发剂，可通过蓝光或紫外光光照固化形成共价交联水凝胶。在取代反应过程中将pH调整至越大越能增强胺和羟基的反应活性，从而导致更高的取代度。通过调节反应混合物中甲基丙烯酸酐的加入量，可以在Ge lMA中实现不同程度的甲基丙烯酰取代度，从而得到不同力学、降解和生物性能的Ge lMA。因此，甲基丙烯酰化明胶能够相对容易地应用于不同身体部位的伤口和作为不同类型伤口的皮肤替代品。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0024]1.本专利技术提供的掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶。其材质为甲
基丙烯酰化明胶、镁微粒和/或锌微粒，该掺镁和/或锌微粒的甲基丙烯酰化明胶水凝胶兼具甲基丙烯酰化明胶和锌镁微粒的优点，是一种新型的多功能可降解的敷料和皮肤替代品。甲基丙烯酰胺明胶不仅具相对较低的抗原性、良好的生物相容性和合适的生物降解性，而且价格较低，通过改变甲基丙烯酰化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶，其特征在于,所述水凝胶的基质为双键改性甲基丙烯酰化明胶，所述锌微粒和/或镁微粒均匀混合于所述明胶中；所述甲基丙烯酰化明胶质量体积比浓度为2.5
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10％，所述锌微粒或镁微粒与甲基丙烯酰化明胶的质量体积比均为1:20
‑
80。2.根据权利要求1所述的掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶，其特征在于,所述镁微粒的粒径为30
‑
50μm。3.根据权利要求2所述的掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶，其特征在于,所述锌微粒的粒径为5
‑
10μm。4.根据权利要求1所述的掺锌微粒和/或镁微粒的光固化生物可降解水凝胶的制备方法，其特征在于,所述方法包括步骤：1)将明胶与甲基丙烯酸酐加入磷酸盐缓冲液中缓慢加热到50℃，加热反应过程中用NaOH调整pH至10后，用5倍体积以上的磷酸盐缓冲液稀释反应混合物以停止反应，将得到的溶液通过透析管去离子水透析5
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7天，透析后的溶液冷冻干燥得到GelMA粉末；2)向PBS中加入光引发剂，以配制质量体积比浓度为0.25％的光引发剂标准溶液；3)将步骤1)中得到的GelMA粉末，加入到光引发剂标准溶液中，以配制质量体积比浓度为2.5
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10％的甲基丙烯酰化明胶水溶液，并加热溶解；4)将锌微粒和/或镁微粒加入步骤3)所得溶液中，在低温下混合，得到均质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏丹丹，刘云松，杨帆，
申请(专利权)人：北京大学口腔医学院，
类型：发明
国别省市：