[发明专利]一种具有多生物功能的医用复合凝胶、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种具有多生物功能的医用复合凝胶、制备方法及其应用。它以交联的可降解水凝胶为基材，复合医用可降解金属和/或合金颗粒，通过凝胶基材和可降解金属颗粒的成分设计，使其具有良好的成型性能和力学性能。植入作用部位后，复合凝胶接触体液后可吸收体液，其表面和内部的可降解金属/合金颗粒与体液发生反应而降解,释放生物功能性离子，逐渐形成多孔结构，引导新生组织长入；同时，所释放的生物功能性离子可发挥抗感染、抗癌、血管化、促进周围组织再生的功能。本发明提供的材料可大幅提高组织再生效果，同时具有良好力学性能和快速成型性，可用于多种组织缺损修复、感染和脓毒症治疗及癌症治疗等领域。

技术领域

本发明涉及一种医用复合凝胶，特别涉及一种具有多生物功能的医用复合凝胶、制备方法及其应用，涉及生物材料，医疗器械，3D打印，组织工程，医药卫生领域。

背景技术

明胶、胶原、海藻酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、淀粉、纤维素、壳聚糖、透明质酸、硫酸软骨素等大分子凝胶材料具有优异的亲水性、生物相容性、可降解性和可调的力学性能，已被广泛用于组织工程、药物释放、医疗器械等医药卫生领域。但目前，多生物功能的凝胶材料，如同时具备促组织再生、血管化和抗感染性能的凝胶材料仍然缺乏。

已有研究证明合适的多孔结构可大幅提高水凝胶材料的生物活性和引导组织再生的能力。现有技术大都采用预成型的方法制备多孔水凝胶，存在初始力学强度较低的问题，更主要的是植入过程可能会破坏其多孔结构，影响其生物学效果。

近年来，生物功能性元素对于调节生物学反应的作用得到深入揭示。如镁、锶、硅、钙可促进骨组织再生；镁、硅、铜可促进血管组织再生；镁、铜、锌、银具有抑菌或杀菌作用；硒具有抗癌作用。

因此，基于大分子凝胶材料构建一种能够原位生成多孔结构并可控释放多种生物功能性元素的全降解材料，可实现多种生物功能，有望在医疗卫生领域获得广泛应用，特别适用于多种组织损伤后的再生修复和某些疾病的原位治疗。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种具有良好的塑形能力、力学性能、可完全降解并原位生成多孔结构，同时能可控释放多种生物功能性元素，从而实现多种生物功能的医用复合凝胶、制备方法及其应用。

实现本发明目的的技术方案是提供一种具有多生物功能的医用复合凝胶，它以交联后的可生物降解大分子凝胶为连续基底相，占质量百分比5～50%的可生物降解金属/合金颗粒均匀分布于连续基底相中；所述的可生物降解大分子凝胶包括明胶、胶原、海藻酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、淀粉、纤维素、壳聚糖、透明质酸、硫酸软骨素；所述的可生物降解金属/合金颗粒的粒径为10～1000μm，包括纯锌、锌合金、纯镁、镁合金；所述的医用复合凝胶的吸水量≥1倍的自身重量，吸水平衡后的压缩强度为0.1～1000kPa，断裂延伸率为30～1000%。

本发明技术方案还包括制备如上所述的具有多生物功能的医用复合凝胶的两种方法，其中的一种制备方法包括如下步骤：

（1）按质量百分比1～50%，将可生物降解大分子凝胶加入到去离子水中，加热、搅拌条件下得到凝胶水溶液，冷却后得到粘稠液体；所述的可生物降解大分子凝胶包括明胶、胶原、海藻酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、淀粉、纤维素、壳聚糖、透明质酸、硫酸软骨素；

（2）按质量百分比0.05～50%，将可降解金属/合金颗粒加入到步骤（1）得到的粘稠液体中，所述的可生物降解金属/合金颗粒的粒径为10～1000μm，包括纯锌、锌合金、纯镁、镁合金；经充分搅拌混合，在温度为0～20℃的条件下静置，待凝胶充分自交联并干燥后得到具有多生物功能的医用复合凝胶，或将自交联得到复合凝胶置于交联剂溶液中进行二次交联，所述的交联剂包括戊二醛、甲醛、京尼平、方酸二乙酯、乙二醛、草酸、β-磷酸甘油、水溶性碳二亚胺，或含有钙离子、锌离子、镁离子、二价铁离子、锶离子、三聚磷酸根离子、硫酸根离子、柠檬酸根离子其中一种的水溶液；再经去离子水充分清洗干燥后，得到具有多生物功能的医用复合凝胶。