[发明专利]一种双组份水凝胶

说明书

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，尤其是涉及一种双组份水凝胶。

背景技术

传统的生物材料按其能否降解的特性，常分为不可降解材料和可降解材料。其中不可降解的材料主要包括聚烯烃类、金属类等，常用于骨科、牙科等硬组织的补充和替代，需要在体内长期稳定存在，起到支撑、固定的作用。可降解的材料则包括聚α酯、聚氨酯、天然高分子等，常作为体内一个短期存在的支架材料使用，为损伤区域提供一个暂时的内环境，随着细胞和组织的生长，材料逐渐降解，最终由新生的组织所替代。

相比于用于骨科和牙科的聚烯烃、钛合金、聚酯、羟基磷灰石等硬材料，用于其他软组织(皮肤、神经、脊髓、肝脏、心脏、脑等)的软材料无疑具有更广泛的应用前景。水凝胶作为一种含水量高，柔韧性好，同时具有利于营养物质和代谢物传递的多孔结构的材料，在各种软组织的修复中具有良好的应用前景。其中合成的高分子水凝胶为了保证其良好的水溶性，经常需引入聚乙二醇(PEG)，F127等水溶性的聚醚链，再在聚醚链的末端引入不同比例的疏水聚酯链段，利用疏水作用物理缠结作用成胶(例如链段结构为PEG-PTMC的温敏水凝胶)或者利用端基修饰引入双键、巯基、炔基等官能团化学交联成胶。此类聚醚酯水凝胶具有良好的力学性能，柔韧性好，降解较缓慢。但是包含聚醚链段的水凝胶具有易溶胀的特性，保真性差，体内应用中难以维持初始形状。并且合成高分子水凝胶本身为生物惰性，在实际应用中仍需添加生物活性成分，赋予其生物功能。此外天然高分子水凝胶因为其优良的生物学活性，作为水凝胶主成分或活性组分，得到广泛的应用。其中琼脂糖、明胶、甲基纤维素和胶原可以自发形成温敏水凝胶，壳聚糖则是pH响应型水凝胶。除了这些物理成胶，同样可以通过对重复单元中的羟基、羧基等进行修饰，引入功能基团进行化学交联成胶。此类天然高分子凝胶面临着体内降解过快，力学性能有时达不到要求的缺陷。

因此，本发明设计将两种具有各自优点的水凝胶组分：聚醚酯和天然高分子，复合使用，利用各自的优点弥补另一组的缺点，形成多交联点的互穿网络，制备出具有一定生物学活性、力学性能可调控、降解可调控、形状稳定的水凝胶产品。

发明内容

为了克服聚醚酯水凝胶易溶胀、生物惰性的缺点以及天然高分子水凝胶体内降解过快、力学性能不足的缺点，本发明提供了一种双组份水凝胶，通过合成聚醚酯和天然高分子这两种具有各自优点的组分，获得力学性能、降解行为、形状均可控的具有生物活性的水凝胶产品。

本发明的技术方案为：一种双组份水凝胶，包括如下组分：具有交联功能的水溶性聚醚酯、具有交联功能的水溶性天然高分子、反应剂、去离子水。

所述反应剂根据水溶性聚醚酯和水溶性天然高分子这两种组份(以下简称双组份)引入的功能基团类别进行选择使用交联剂或交联引发剂或催化剂，若同样是引入巯基做修饰的双组份，可采用两端为双键的交联剂，对于同样是引入叠氮做修饰的双组份，可采用两端为炔基的交联剂，采用的交联剂的含量应为引入功能基团总数目的10％-100％；若双组份同为双键修饰时，可以使用交联引发剂，交联引发剂主要采用自由基引发剂或光引发剂，自由基引发剂可采用TEMED或过硫酸铵，光引发剂可采用I2959(2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮；1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2甲基-1-丙烷-1-酮)；若两种组分分别为巯基修饰和双键修饰，巯基和双键之间的反应可以加入三乙胺、三乙醇胺等催化剂加快反应效率，采用催化剂含量应为引入功能基团总数目的50％-500％。

由于本发明双组份(即水溶性聚醚酯和水溶性天然高分子)可引入的功能基团的多样性，因此本发明的技术方案适用性非常广，难以介绍完全，以下举例说明几种主要技术：

(1)只引入交联引发剂：将聚醚酯和天然高分子均以双键修饰，或将聚醚酯和天然高分子分别引入巯基或双键，加入自由基引发剂或光引发剂，分别通过加热或紫外光辐照的方式，即可交联固化成型。

(2)需引入交联剂/催化剂：将聚醚酯和天然高分子均以巯基修饰，加入两端为双键的交联剂，以三乙胺等作为催化剂，利用迈克尔加成反应交联固化成型。

(3)只引入催化剂：将聚醚酯和天然高分子分别引入巯基、双键，加入三乙胺等催化剂，利用迈克尔加成反应交联固化成型。

本发明水溶性聚醚酯和水溶性天然高分子引入功能基团的方式主要包括但不限于：利用带功能基团(如双键、巯基、炔基、氨基、羧基、叠氮等)的酸类、酰氯类、酸酐类与羟基反应或利用羟基引发带功能基团的单体聚合。