[发明专利]一种预矿化天然多糖基水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种预矿化天然多糖基水凝胶及其制备方法与应用。将钙磷盐溶解在酰化天然多糖材料水溶液中，然后加入巯基化海藻酸钠多糖材料水溶液，混合均匀后，加入β‑甘油磷酸钠溶液调节pH至7.0～8.0，得到预矿化天然多糖基水凝胶。将预矿化天然多糖基水凝胶冷冻干燥后，在质量浓度为1～10％的碱性磷酸酶溶液透析12～48h，冷冻干燥，得到含羟基磷灰石的矿化天然多糖基水凝胶支架材料。制得的预矿化水凝胶可原位矿化得到类似于牙齿中天然羟基磷灰石的钙磷盐结晶，同时能够更有效均匀的深入到牙小管的内部，从而解决由于龋齿引起的牙敏感给患者带来的困扰，并修复缺损牙本质及牙釉质结构。

技术领域

本发明属于组织工程领域，具体涉及一种预矿化天然多糖基水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

龋病(dental caries)，是一种极为常见的，以细菌为病原体，同时也伴随着许多其他病因而导致的发生在牙齿矿化组织的慢性、进行性、破坏性疾病。临床上表现为牙齿表面牙釉质完整性被破坏，并逐渐侵蚀的牙本质甚至牙髓形成龋洞，遇到冷热刺激有敏感症状，更严重会引起牙髓和根尖周围组织病变。龋病通常发生在暴露的牙齿表面，现有细菌借助已在牙面形成唾液薄膜黏附到牙表面并形成牙菌斑生物膜，里面的细菌利用进入牙菌斑中的糖，经过酵解过程生成有机酸，后者使牙菌斑的液态环境变化为对牙齿矿物不饱和的化学状态，从而导致固态牙齿矿物溶解，形成缺损。进一步的，牙齿中的有机质在细菌分泌的相关酶作用下降解破坏，受损的牙齿组织崩解后在牙面上形成了龋洞，龋洞深入到牙本质后暴露出牙本质小管，进而引起牙痛牙敏感症状。如今龋病已经发展成了口腔最常见的疾病之一，一直以来使得病患饱受其害。

伴随着时代变迁，传统的医疗手段已经不能满足人们的需求，人类渴望新材料的出现改善目前植入材料引起的排异现象或是需要二次手术取出植入体的外科手术治疗情况。水凝胶在组织工程及再生医学领域的应用应运而生，旨在利用不同特殊功能型水凝胶修复或替换由手术、创伤、疾病等多种无法避免的内部或外界原因，所引起的生命体部分功能被破坏，形态被损伤的组织结构。有效避免了由于外科手术带来的感染，植入体排异，二次手术取出植入体给病患带来的疼痛等问题。原位成型水凝胶不但可以将负载生长因子或药物的水凝胶材料带入较深处的组织缺损部位并原位成型，还可减少手术给病患带来的创面，降低过程中无法避免的感染风险，在一些缺损形状不规则部位能够通过原位成型的方式贴合性成型从而进行修复工作。目前使用得较多的可注射水凝胶制备方法主要为紫外光引发交联或引入化学交联剂，如公开号为 CN103524795A的专利申请中，该温敏型可注射壳聚糖水凝胶产品需引入京尼平交联剂；公开号为CN103937014A的专利申请中，该壳聚糖双网络可注射水凝胶需引入双醛类化合物或双环氧类化合物为交联剂制备而成。但是，无论是紫外光交联(光引发剂)或引入化学交联剂，都会对细胞有一定的潜在毒性影响。而物理交联的可注射水凝胶回复性差，且力学强度差，不适于手术操作。

自愈合性给生物医用材料带来了新的思路，通过引入动态共价键的方式，重新定义水凝胶的应用领域，将会使得高分子水凝胶材料如虎添翼。无论是在载药，三维细胞培养，还是在组织工程等方面，即使是以往对水凝胶而言不利的环境，如过酸过碱(如胃粘膜修复等)，机械性能要求过高(如硬组织修复)，耐磨损要求过高(如关节部位组织修复)等，具备不同特性的自愈合水凝胶能够克服原来的不利环境，达到破坏后重新交联成型的目的，随着研究的不断深入，选择多样、限制更少、性能更优的水凝胶将服务于临床医学的检测及治疗。因此，为了减少对正常组织的损害，解决牙敏感修复材料昂贵及无法达到组织工程目的再矿化等难题，开发一种原料来源充分、容易操作、低免疫原性或无免疫原性的新型组织工程材料，再配以钙磷盐和生物活性分子的作用，获得一种能够在修补牙缺损封闭牙小管缓解牙敏感症状的同时，能够在原位矿化，模拟牙本质再生过程用于龋齿治疗是当今口腔科医学材料发展的重要方向。

天然多糖材料如海藻酸钠、透明质酸、壳聚糖等多糖是自然界中生物复合体中主要的有机成分，来源广泛，价格低廉，且这些材料由于具有良好的生物相容性和生物可降解性等在组织工程研究中受到众多研究者的青睐，因此以天然多糖材料为原料进行组织工程研究是模拟天然组织的有效方法。