[发明专利]水凝胶及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：将马来酸酐修饰壳聚糖与巯基化胶原进行Michael加成反应；所述马来酸酐修饰壳聚糖的通式为：所述巯基化胶原的通式为：

其中，R¹为壳聚糖高分子去除氨基的残基部分；R²为氢原子、烷基或亚烷基；R³为羟基、羟基衍生物、氨基或氨基衍生物；R⁴为胶原高分子去除氨基和羧基的残基部分；R⁵为亚烷基或取代亚烷基。

2.根据权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，进行Michael加成反应之前对所述巯基化胶原通过还原剂进行处理，优选地，所述还原剂为金属Zn、二硫苏糖醇或对苯二酚。

3.根据权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，将马来酸酐修饰壳聚糖溶液与巯基化胶原溶液进行Michael加成反应，优选地，所述马来酸酐修饰壳聚糖溶液的浓度为10～100mg/ml，PH值小于7；优选地，所述巯基化胶原溶液的浓度的10～100mg/ml，PH值大于7。

4.根据权利要求3所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，进行所述Michael加成反应是将所述马来酸酐修饰壳聚糖溶液与所述巯基化胶原溶液直接混合成型或利用3D打印机进样，并使得所述马来酸酐修饰壳聚糖溶液与所述巯基化胶原溶液在挤出过程中接触反应后成型。

5.根据权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述马来酸酐修饰壳聚糖的制备包括以下步骤：将含有壳聚糖的酸溶液和含有马来酸酐的酮溶液混合后进行反应，再进行透析、冷冻干燥；优选地，所述壳聚糖链上游离氨基与所述马来酸酐的摩尔比为1:1～10。

6.根据权利要求5所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述含有壳聚糖的酸溶液和所述含有马来酸酐的酮溶液进行反应的反应温度为10～90℃，优选为40～90℃，反应时间为2～10h。

7.根据权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述巯基化胶原的制备包括以下步骤：将含有所述胶原的溶液与含有所述巯基化合物的溶液在羧基活化剂的作用下进行反应；优选地，含有所述胶原的溶液是将所述胶原溶解于质量分数为0.01～30％的酸溶液中，含有所述巯基化合物的溶液是将所述巯基化合物，根据其溶解性，溶解于双蒸水或碱溶液或酸溶液中，所述羧基活化剂包括EDC和NHS，所述EDC和所述NHS的质量比为1～10：1；进一步优选地，所述巯基化合物与所述胶原上氨基或羧基的摩尔比为1～10：1；优选地，反应温度为37℃以下，更优选为10～30℃，进一步优选为15～20℃，反应时间为4～12h，且将经过反应后的混合液进行透析、冷冻干燥；优选地，所述巯基化合物为同时含有羧基和巯基或同时含有氨基和巯基的化合物，更优选地，所述巯基化合物包括乙酰半胱氨酸、半胱氨酸、巯基丁二酸、二巯基丁二酸、2-巯基-3-吡啶甲酸、半胱氨酸甲酯、半胱氨酸乙酯和4-氨基-3-巯基苯甲酸中的任一种。

8.根据权利要求7所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述巯基化胶原的制备是先利用所述羧基活化剂对含有所述巯基化合物或所述胶原的溶液中的羧基进行活化，然后混合含有所述巯基化合物的溶液和含有所述胶原的溶液进行反应。

9.一种水凝胶，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述的水凝胶的制备方法制备得到，所述水凝胶的通式为：

中的任一种；

其中，R¹为壳聚糖高分子去除氨基的残基部分；R²为氢原子、烷基或亚烷基；R³为羟基、羟基衍生物、氨基或氨基衍生物；R⁴为胶原高分子去除氨基和羧基的残基部分；R⁵为亚烷基或取代亚烷基。

10.根据权利要求9所述的水凝胶在制作生物医疗材料或组织工程材料或3D打印材料上的应用。