[发明专利]具有促进细胞粘附和增殖功能的高强度可降解水凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供具有促进细胞粘附和增殖功能的高强度可降解水凝胶及其制备方法，以甲基丙烯酸酯化的海带多糖(MELA)、N‑丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)和1‑乙烯基‑1,2,4‑三唑(VTZ)为原料，在引发剂作用下自由基聚合得到氢键/化学杂化交联的水凝胶。本发明的水凝胶具有很强的力学性能，能够达到MPa级的压缩强度，并且具有良好的生物相容性、抗菌性能和降解性，能够促进细胞的粘附和增殖。

技术领域

本发明涉及水凝胶技术领域，更具体地说涉及一种甲基丙烯酸酯化的海带多糖(MELA)、N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)和1-乙烯基-1,2,4-三唑(VTZ)共聚物(MELA-PNAGA-PVTZ)水凝胶的制备方法及性能研究，该水凝胶具有力学性能强、生物相容性好、可降解、能促进细胞粘附和增殖及抗菌性等多种性能。

背景技术

高分子水凝胶是一种具有三维网状结构的软材料，可以吸收大量的水分但不溶于水，被广泛应用于药物释放、组织工程、伤口敷料等生物医学领域。根据水凝胶网络键合的不同，水凝胶可分为物理凝胶和化学凝胶。化学交联聚合物网络一般比物理交联强，但在变形过程中化学键会发生不可逆断裂，因此使其发生永久性破坏。基于疏水相互作用、氢键作用、离子络合交联作用、偶极相互作用和静电相互作用等非共价键形成的可逆物理交联凝胶在自恢复性和刺激响应性等方面表现出良好性能，因此这类凝胶可用作智能材料。

然而传统水凝胶力学强度较差、韧性低、在水中溶胀后变脆，这大大限制其在生物承载方面(如软骨、半月板等)的应用。为提高凝胶的力学强度，近期研究人员先后开发出了双网络水凝胶，纳米粒子复合水凝胶和拓扑结构水凝胶等高强凝胶。但这些凝胶制备过程复杂，且大都含有化学交联剂，因此使凝胶表现出较高的细胞的毒性，植入体内后会发生免疫排斥反应。

与聚乙烯醇、聚丙烯酸及其衍生物等合成的凝胶相比，基于纤维素、壳聚糖、明胶、琼脂糖和透明质酸等天然材料的水凝胶具有生物相容性好、生物活性高和可生物降解等优点，因而被广泛研究和应用。例如，海藻酸钠中的古洛糖醛酸单元可以与钙、镁、铁等金属离子发生络合作用而快速成胶，且形成的凝胶无毒无害，因此常用于细胞培养支架。与海藻酸钠相同，海带多糖也是一种植物多糖。研究表明，海带多糖具有具有抗肿瘤作用和抗细菌活性等优点，但将海带多糖用作水凝胶材料还鲜有研究。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种基于天然多糖的水凝胶，具体为甲基丙烯酸酯化的海带多糖、N-丙烯酰基甘氨酰胺和1-乙烯基-1,2,4-三唑共聚物(MELA-PNAGA-PVTZ)，该水凝胶材料除了表现出水凝胶的一些固有属性，还具有力学强度高、生物相容性好、抗菌性能和生物降解性，能够促进细胞的粘附和增殖等多重性能。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

具有促进细胞粘附和增殖功能的高强度可降解水凝胶及其制备方法，将甲基丙烯酸酯化的海带多糖(MELA)、N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)、1-乙烯基-1,2,4-三唑(VTZ)以及引发剂均匀分散在水中，在无氧条件下通过引发剂的作用引发甲基丙烯酸酯化的海带多糖(MELA)、N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)、1-乙烯基-1,2,4-三唑(VTZ)上的碳碳不饱和键进行自由基聚合反应，以实现甲基丙烯酸酯化的海带多糖(MELA)、N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)、1-乙烯基-1,2,4-三唑(VTZ)三者的共聚，从而得到具有促进细胞粘附和增殖功能的高强度可降解水凝胶。

单体NAGA和VTZ质量之和与水质量比为1:(2-8)，优选1：(4—6)；单体NAGA和VTZ之间的摩尔比为(8-15):1，优选(10—12)：1；引发剂的质量为NAGA和VTZ质量之和的1-5％，优选2-3％；MELA的质量为NAGA和VTZ质量之和的10-50％，优选20-30％。

在反应结束后，从反应容器中取出共聚物，置于35-40℃下在PBS溶液中浸泡5-10天以除去未参加反应的单体和引发剂。