[发明专利]一种胶原基自修复水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种胶原基自修复水凝胶及其制备方法，其由胶原溶液与瓜尔胶和双醛瓜尔胶的混合溶液混合均匀后，再加入硼砂溶液搅拌混合后，经真空脱泡制得，通过本发明方案为制备自修复型胶原基水凝胶提供了一种可行途径和新思路，另外，本发明方案所制得的自愈性水凝胶能够更好的满足可注射水凝胶的要求，在注射过程中被破坏的结构可在生物体内重建；并且，自愈性水凝胶作为三维细胞培养载体有着独特的优势，能够更好地模拟细胞生存环境，有助于细胞间的接触信息传递，实现多种、多层细胞的共培养等。

技术领域

本发明涉及胶原材料技术领域，尤其是一种胶原基自修复水凝胶及其制备方法。

背景技术

胶原是动物体内含量最多的蛋白质，约占动物体内总蛋白质的三分之一。胶原具有的低抗原性、良好的生物相容性和生物降解性等优良性能使其在生物医学材料、药物输送载体、组织工程、化妆品等各领域获得到了广泛的应用。近年来，蛋白质水凝胶作为一类重要的生物材料被大量应用于生物医药和组织工程领域。蛋白质水凝胶是由蛋白质分子、水及交联剂组成的具有三维网络结构的天然基质。胶原水凝胶因与天然组织性质相似且能够生物降解，相关研究吸引了越来越多科研工作者的关注，特别是对环境具有智能响应性的凝胶，已成为软物质科研领域的热点。

目前，胶原水凝胶的制备方法主要有物理法与化学法。物理水凝胶是由于分子链缠结和离子、氢键、疏水相互作用而形成的网络结构，如通过胶原聚集自组装、循环冻融、与其它物质共混等方法获取胶原水凝胶。化学水凝胶主要通过在胶原分子内或分子间的活性基团之间生成交联键而形成交联网络结构，常见的化学交联剂有碳化二亚胺、戊二醛等。物理型胶原水凝胶，往往力学性能和成形性较差，热稳定性与耐酶作用能力等稳定性不佳；而通过化学交联制备的胶原水凝胶，上述缺点可得到明显改善。

以现有技术制备的胶原水凝胶目前仍存在受外力作用时易破损的缺陷。对于物理方法所制备的胶原水凝胶来说，由于其分子间作用力较弱，遭受外力时易被破坏；而通过共价键交联形成的水凝胶，其网络结构稳定而使得凝胶的力学性能得到改善，但这同时也束缚了分子链的流动性，增加其脆性，且受到破坏后难以自主修复。这种不自愈性使得植入生物体内的胶原水凝胶因受外力或其他因素受损而破裂，且难以用人工的方法修复，进而缩短水凝胶植入体寿命、危及病人健康和安全。

发明内容

基于现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种制备简单、具有优良力学性能且自修复性好的胶原基自修复水凝胶及其制备方法。

胶原作为一种天然蛋白质，其分子侧链含有大量的活性氨基，具备了形成席夫碱的条件。因此，本发明提出一种自修复型水凝胶的制备方法，将生物相容性较好的瓜尔胶改造成为醛基化交联剂，再与胶原的活性氨基进行反应生成交联键，然后加入硼砂，与胶原和瓜尔胶产生可逆离子交联作用，从而获得具有优良力学性能的自愈性胶原水凝胶。自愈性水凝胶能够更好的满足可注射水凝胶的要求，在注射过程中被破坏的结构可在生物体内重建。另外，自愈性水凝胶作为三维细胞培养载体有着独特的优势，能够更好地模拟细胞生存环境，有助于细胞间的接触信息传递，实现多种、多层细胞的共培养等。

为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：

一种胶原基自修复水凝胶，其由胶原溶液与瓜尔胶和双醛瓜尔胶的混合溶液混合均匀后，再加入硼砂溶液搅拌混合后，经真空脱泡制得。

一种胶原基自修复水凝胶的制备方法，其包括如下具体步骤：

（1）将胶原溶解于浓度为0.01～0.1 mol/L的醋酸溶液中，然后搅拌均匀后，制得质量浓度为10～30 mg/mL的胶原溶液；

（2）按瓜尔胶与双醛瓜尔胶质量比浓度为0.5～4∶1的比值进行分别移取瓜尔胶与双醛瓜尔胶且同时溶解于去离子水中，然后在30～80 ℃温度条件下搅拌混合2～6 h，制得总质量浓度为10～30 mg/mL的瓜尔胶/双醛瓜尔胶复配溶液；

（3）将硼砂溶解于PBS缓冲液中，制得质量浓度为0.05～0.2 mol/L的硼砂溶液；