【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医学材料，尤其涉及一种可编程水凝胶、其制备方法及其在制备医用自膨胀支架中的应用。
技术介绍
1、水凝胶是由物理或共价交联的聚合物链在水溶液中组成的聚合物网络，由于其结构与人体高度水合的组成相似，已广泛应用于生物医学，如组织工程支架、植入式装置和药物输送。可编程水凝胶是一类可感知外部刺激并将其转换为机械输出的水凝胶材料，根据其特性可将刺激响应分为湿度响应、酸碱度响应、温度响应、光响应、电场响应和磁场响应等类型。可编程水凝胶在各种外部刺激下可以显著改变体积或形状，作为最重要的智能材料已广泛应用于软机器人、人工肌肉和智能瓣膜等领域。
2、血管支架是一种球囊血管成形术，通过扩张动脉内的血管来治疗冠状动脉、肾动脉、主动脉等方面的疾病。传统商用支架因支架设计和操作程序过于复杂而存在意外伸长、支架变形、支架损坏或失效的情况。可编程水凝胶如果能够作为支架材料，如快速自膨胀血管支架，将有望为进一步的生物医学应用提供可行的组合。
3、可行生物材料的基本要求是制备简单、诱导刺激轻微、无毒，而目前可编程水凝胶的诱导刺激方式过于复杂，无法满足生物材料血管支架的要求。
技术实现思路
1、为解决现有可编程水凝胶无法满足生物材料诱导刺激轻微的问题，本专利技术提供了一种可编程水凝胶、其制备方法及其在制备医用自膨胀支架中的应用。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种可编程水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤一、制备浓度为1wt.％～1
5、步骤二、按一定体积比将步骤一所得醛基化木聚糖溶液与浓度为5wt.％～15wt.％明胶溶液混合，得到gel/xyl-cho凝胶；
6、步骤三、以步骤二所得gel/xyl-cho凝胶为材料进行3d打印得到3d打印制品，或将gel/xyl-cho凝胶倒入模具中定形得到定形制品；
7、步骤四、将步骤三所得3d打印制品或定形制品浸渍在盐溶液中进行盐析，得到可编程水凝胶。
8、进一步的，步骤一所述醛基化木聚糖溶液的制备方法为：
9、按木聚糖、去离子水、高碘酸钠和乙二醇的质量体积比2～4g:200～400ml:5～10g:2～5ml准备材料，将木聚糖在室温下溶解于去离子水中，然后加入高碘酸钠得到反应混合物体系，所得反应混合物体系在封闭条件下30～50℃避光搅拌4～8h；然后加入乙二醇，搅拌1h后终止反应，所得反应产物在黑暗条件下透析60～75h，透析所得物冻干、研磨后得到醛基化木聚糖样品，将醛基化木聚糖样品溶解于去离子水中，超声处理15～30min制得醛基化木聚糖溶液。
10、进一步的，所述木聚糖的分子量为280～950mw，明胶的分子量为10000～70000mw。
11、进一步的，步骤二所述醛基化木聚糖溶液与明胶溶液的体积比为1～5:1～3。
12、进一步的，步骤三所述3d打印的打印机结构层高设置为0.2～0.4mm，速度设置为300～360mm/min，加工温度为6～30℃。
13、进一步的，步骤四所述盐溶液为硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、氯化钠溶液或硫酸铵溶液中的一种；所述盐溶液的浓度为20wt.％～30wt.％，所述盐溶液为超声处理20～55min得到的清晰溶液，所述浸渍的时间为1～3h。
14、一种可编程水凝胶的制备方法所制备的可编程水凝胶，所述可编程水凝胶在蒸馏水或浓度低于5wt.％的盐溶液中能够自膨胀。
15、一种可编程水凝胶的制备方法所制备的可编程水凝胶在制备医用自膨胀支架中的应用。
16、进一步的，所述医用自膨胀支架为自膨胀血管支架；所述自膨胀血管支架包括冠脉血管支架、脑血管支架、肾动脉血管支架、大动脉血管支架、静脉血管支架和外周血管支架。
17、进一步的，所述自膨胀血管支架的制备方法为：将所述gel/xyl-cho凝胶倒入模具中定形，所得定形制品裁剪至长条形，所得长条形制品自然卷曲变形得到呈螺旋状卷曲的三维支架结构，将所述三维支架结构浸渍在盐溶液中进行盐析，得到自膨胀血管支架；所述自膨胀血管支架在蒸馏水或浓度低于5wt.％的盐溶液的刺激下能够在60s内实现自膨胀，膨胀后形成内部中空的螺旋管状结构。
18、本专利技术的有益效果：
19、本专利技术利用霍夫迈斯特效应使可编辑水凝胶表现出离子刺激响应和优异的形状记忆特性，能够在低浓度离子溶液或蒸馏水的轻微刺激下实现自膨胀，满足了生物材料诱导刺激轻微的要求。
20、本专利技术可编辑水凝胶的力学性能均得到了显著提升。本专利技术以醛基化木聚糖作为生物交联剂，利用醛基化木聚糖中的醛基与明胶中的氨基发生席夫碱反应，基于席夫碱、氢键相互作用、聚合物网络中醛基化木聚糖纳米颗粒的增强以及醛基化木聚糖和明胶的机械鲁棒性，增强了本专利技术可编辑水凝胶的机械性能。本专利技术制备的gel/xyl-cho凝胶的抗拉强度为11.02kpa，与明胶相比增强了53.9％；韧性为311.38kj·m-3，与明胶相比增强了265.81％；抗压杨氏模量为23.99kpa，与明胶相比增强了8.86％。
21、基于本专利技术可编辑水凝胶形成的可逆席夫碱交联网络，本专利技术制备的可编辑水凝胶具有良好的室温自动愈合性能。本专利技术使用的木聚糖材料源自玉米芯，明胶为天然生物聚合物，因此制得的可编辑凝胶具有良好的生物相容性，符合绿色环保的生态理念。
22、本专利技术提供的可编辑水凝胶可作为3d打印复合线材，制备具有高机械强度、自修复、生物相容性和离子刺激响应形状记忆特性的3d打印制品。
23、细胞毒性和相容性测试表明本专利技术提供的可编辑水凝胶安全无毒，能够满足生物材料制备简单、机械强度适宜、形状记忆诱导刺激轻微、无毒、生物相容性良好的要求，在生物医学领域的各种自膨胀人工支架制备中具有巨大的应用前景，尤其适于制备自膨胀血管支架。
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1.一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤一所述醛基化木聚糖溶液的制备方法为：
3.根据权利要求1或2所述一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，所述木聚糖的分子量为280～950Mw，明胶的分子量为10000～70000Mw。
4.根据权利要求3所述一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤二所述醛基化木聚糖溶液与明胶溶液的体积比为1～5:1～3。
5.根据权利要求4所述一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤三所述3D打印的打印机结构层高设置为0.2～0.4mm，速度设置为300～360mm/min，加工温度为6～30℃。
6.根据权利要求5所述一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤四所述盐溶液为硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、氯化钠溶液或硫酸铵溶液中的一种；所述盐溶液的浓度为20wt.％～30wt.％，所述盐溶液为超声处理20～55min得到的清晰溶液，所述浸渍的时间为1～3h。
7.一种如权利要求1-6任一所述可编
8.一种如权利要求1-6任一所述可编程水凝胶的制备方法所制备的可编程水凝胶在制备医用自膨胀支架中的应用。
9.根据权利要求8所述可编程水凝胶在制备医用自膨胀支架中的应用，其特征在于，所述医用自膨胀支架为自膨胀血管支架；所述自膨胀血管支架包括冠脉血管支架、脑血管支架、肾动脉血管支架、大动脉血管支架、静脉血管支架和外周血管支架。
10.根据权利要求9所述可编程水凝胶在制备医用自膨胀支架中的应用，其特征在于，所述自膨胀血管支架的制备方法为：将所述GEL/Xyl-CHO凝胶倒入模具中定形，所得定形制品裁剪至长条形，所得长条形制品自然卷曲变形得到呈螺旋状卷曲的三维支架结构，将所述三维支架结构浸渍在盐溶液中进行盐析，得到自膨胀血管支架；所述自膨胀血管支架在蒸馏水或浓度低于5wt.％的盐溶液的刺激下能够在60s内实现自膨胀，膨胀后形成内部中空的螺旋管状结构。
...【技术特征摘要】
1.一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤一所述醛基化木聚糖溶液的制备方法为：
3.根据权利要求1或2所述一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，所述木聚糖的分子量为280～950mw，明胶的分子量为10000～70000mw。
4.根据权利要求3所述一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤二所述醛基化木聚糖溶液与明胶溶液的体积比为1～5:1～3。
5.根据权利要求4所述一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤三所述3d打印的打印机结构层高设置为0.2～0.4mm，速度设置为300～360mm/min，加工温度为6～30℃。
6.根据权利要求5所述一种可编程水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤四所述盐溶液为硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、氯化钠溶液或硫酸铵溶液中的一种；所述盐溶液的浓度为20wt.％～30wt.％，所述盐溶液为超声处理20～55min得到的清晰溶液，所述浸渍的时间为1～3h。
...【专利技术属性】
技术研发人员：毕红杰，赵亚丹，孙庆丰，袁文昊，陈楚凡，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：
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