[发明专利]一种可注射性双交联透明质酸水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种可注射性双交联透明质酸水凝胶及其制备方法。

背景技术

由于先天畸形、肿瘤、创伤和手术导致的人体组织器官功能衰退或者丧失，是临床中经常遇到的问题，现状是组织修复用供体供应不足，导致很多患者无法得到及时治疗。近年发展起来的组织工程技术在组织修复及器官功能重建方面发挥着越来越重要的作用。透明质酸水凝胶具有可降解、生物相容性良好、溶胀比高、结构高度类似于细胞外基质等特点，是很有发展潜力的组织工程支架材料，在生物医用材料领域引起人们巨大兴趣。透明质酸是由(β-l-4)D-葡萄糖醛酸和(β-l-3)N-乙酰基-D-氨基葡萄糖为二糖单位的以β-l,3和β-l,4糖苷链交替连接组成的一种线性粘多糖，广泛存在于人体皮肤、关节液、细胞外基质等中，在体内具有保持水分、促进细胞自我修复和软骨形成等作用。透明质酸能与众多细胞受体(如CD44，CD54等)特异结合，可以调节细胞黏附、增殖与分化。透明质酸可修饰位点多，可在简单温和条件下改性，在体内可被透明质酸酶降解为可被人体吸收的葡糖糖，使透明质酸及其改性产物在药物控制释放，以及软骨、血管、神经、皮肤等组织修复中具有良好应用前景。然而，透明质酸在体内吸收速度太快，在组织中易扩散、停留时间短、难以稳定存在，极大限制了透明质酸的实际应用，因此，需要对透明质酸进行功能化修饰改性，拓展其应用范围，最大限度地发挥其价值。

传统透明质酸水凝胶是采用小分子交联剂通过化学交联形成的，普遍存在机械强度低、网络结构不均匀、降解速度可控性差等问题，尤其是小分子交联剂存在一定的细胞毒性[Zhu B,Ge CL,Gu QS.Gas chromatography analysis of divinylsulfone in cross-linked hyaluronan gels.Progress in Biomedical Engineering,2008,29:26-28]，限制了透明质酸水凝胶在组织修复中的应用。为克服这些缺点，人们致力于开发高分子交联剂、双网络或互穿网络型水凝胶。常用的大分子交联剂为经氧化得到的醛基化多糖分子，如醛基化纤维素、醛基化海藻酸酸钠、醛基化壳聚糖、醛基化透明质酸等，以及一些可与透明质酸衍生物发生点击化学或可逆结合-断裂化学键的多官能团大分子，如双/多端羰基、双键、巯基的聚乙二醇等。这些大分子交联剂不仅起到交联透明质酸或其衍生物的作用，还可有效降低或避免小分子交联剂的潜在毒性。为了提高透明质酸水凝胶强度和模量，利用合成高分子与透明质酸一起制备双网络或互穿网络结构的复合水凝胶，是目前主流的技术手段[Jha AK,Xu X,Duncan RL,et al.Controlling the adhesion and differentiation of mesenchymal stem cells using hyaluronic acid-based,doubly crosslinked networks.Biomaterials,2011,32:2466-2478]。与单一交联水凝胶相比，复合水凝胶在微观结构均匀性、机械性能、弹性能力等方面均可得到明显改善，如由聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)和甲基丙烯酸甘油酯改性透明质酸形成的双网络水凝胶的断裂应力比纯透明质酸水凝胶高10倍作用[WengLH,Gouldstone A,WuYH,et al.Mechanically strong double network photocrosslinked hydrogels from N,N-dimethylacrylamide and glycidyl methacrylated hyaluronan.Biomaterials,2008,29:2153-2163]。然而，这种双网络水凝胶中含有大量不可降解的高分子材料聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可注射性双交联透明质酸水凝胶及其制备方法。该方法中水凝胶的两种交联反应过程可一步完成，制得的水凝胶具有良好的力学性能和微观结构均匀性，以及还原/pH敏感的降解特性，可满足注射型细胞递送、组织工程和细胞三维培养等对水凝胶性能的要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可注射性双交联透明质酸水凝胶的制备方法，包括以下步骤：