[发明专利]一种培养基介导交联的透明质酸基双交联水凝胶制备方法

说明书

本发明公开了一种培养基介导交联的透明质酸基双交联水凝胶制备方法，首先将透明质酸进行改性，获得接有乙烯基和苯硼酸的改性透明质酸；将改性透明质酸溶解于DMEM中，并加入光引发剂后用紫外光照射引发反应，得到透明质酸基双交联水凝胶。本发明采用光引发和苯硼酸酯的双交联方式，所得产物可在细胞培养基DMEM中自发成胶，水凝胶具有良好的力学性能、可注射性、抗透明质酸酶降解性、粘附性能以及抗氧化性能，具备优良的生物相容性，可包载细胞进行注射。

技术领域

本发明涉及生物医用材料的技术领域，尤其是指一种培养基介导交联的透明质酸基双交联水凝胶制备方法。

背景技术

在组织工程中，支架充当细胞支持的临时环境，并在修复过程中发挥着巨大作用。水凝胶是一种由亲水性聚合物与水结合形成的三维网络构成的体系，同时它们具有与天然ECM相似的独特性质，如高含水量，生物降解性，孔隙率和生物相容性，在组织工程应用中受到越来越多的关注。水凝胶的组成、结构、机械性能和生物化学性质可方便地调节，以适应各种所需的生物医学应用。得益于它们的水合特性，水凝胶可以轻松地包裹水溶性药物，尤其是大分子蛋白质药物，而不会不利地影响该药物的治疗功效。此外，种子细胞(例如干细胞)也可以封装在水凝胶中，水凝胶的高渗透性3D基质可以支持营养物质和代谢废物的有效扩散，这对于细胞的存活和功能维持至关重要。得益于以上优势，水凝胶作为组织工程修复材料被广泛研究，其应用领域包括神经、骨软骨、皮肤、肌肉以及血管等软组织修复。

透明质酸是无硫酸化，高极性，无支链的多糖，广泛存在于人体各部位。其重复单元中羧酸的存在使透明质酸在中性pH下具有高密度的负电荷，从而导致凝胶具有高溶胀率和高含水量，从而保持了渗透平衡。负电荷还允许透明质酸与细胞指导蛋白和细胞表面复合物(例如CD44)形成非共价复合物。因此，透明质酸强烈影响生物分子和细胞扩散，细胞分化，组织水合作用，生长因子激活以及许多其他关键生物学过程。作为人类ECM的关键成分，基于透明质酸的凝胶具有良好的生物相容性，因此具有良好的自然耐受性。然而，由于其高含水量和溶胀而显示出较差的机械性能。此外，由于透明质酸酶在天然组织中的普遍性，HA易于快速降解。传统的透明质酸水凝胶通常为体外成型，是非可注射性的，临床操作性差，组织粘附性差，易脱落。

由光辐射产生的反应性物质，例如自由基，阳离子或阴离子，可以引发单体的聚合。一旦引发，液相溶液中的链反应将非常类似于传统的热聚合反应，具有更高的引发动力学速率。在有关生物医学应用的研究中，这种较高的速率促使人们越来越关注光引发聚合。自由基光聚合是设计水凝胶组成和合成途径的科学家和工程师最普遍接受的类型。它们可以在温和的条件下(室温，水性系统，中性pH等)进行，并可以对反应进行时间和空间控制，被广泛应用于组织工程支架的制备中。

可注射水凝胶可以用微创注射方法取代植入手术可以形成任何所需的形状，以匹配不规则的缺陷，相比于植入材料更简单便利。而可注射水凝胶常存在力学性能不足、与组织粘附性差、易脱落等不足，限制了其在组织工程的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种可用于组织工程的培养基介导交联的透明质酸基双交联水凝胶制备方法，采用光引发和苯硼酸酯的双交联方式，所得产物可在细胞培养基DMEM中自发成胶，水凝胶具有良好的力学性能、可注射性、抗透明质酸酶降解性、粘附性能以及抗氧化性能，具备优良的生物相容性，可包载细胞进行注射，在组织工程领域具有广泛的应用前景。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种培养基介导交联的透明质酸基双交联水凝胶制备方法，首先，将透明质酸进行改性，获得接有乙烯基和苯硼酸的改性透明质酸；然后将改性透明质酸溶解于DMEM中，并加入光引发剂后用紫外光照射引发反应，得到透明质酸基双交联水凝胶；其中，苯硼酸和透明质酸的邻二醇结构能够在DMEM的介导下自发形成苯硼酸酯，赋予水凝胶可注射性和粘附性，产生单交联透明质酸基水凝胶，而在加入光引发剂后用紫外光照射后，双键之间会发生光交联反应，形成第二重交联，增强水凝胶的力学性能，获得透明质酸基双交联水凝胶。