[发明专利]一种温敏型可注射型胶原/壳聚糖/掺锌生物玻璃纳米颗粒水凝胶材料及其制备方法

说明书

本发明涉及温敏型可注射型胶原/壳聚糖/掺锌生物玻璃纳米颗粒水凝胶的制备方法,其制备过程包括：胶原溶液、壳聚糖溶液共混，加入经溶胶‑凝胶法制得的掺锌生物玻璃纳米颗粒，调节PH值至中性，将所得的胶原/壳聚糖/掺锌生物玻璃纳米颗粒共混溶液放置于37℃下5分钟可形成水凝胶。本发明所制备的温敏型可注射胶原/壳聚糖/掺锌生物玻璃纳米颗粒水凝胶在医学领域有很大的应用前景，其温敏可注射特性具有微创，方便塑型的优点，可作为医用骨组织再生修复材料用于腔隙性、手术难操作、不规则的骨缺损组织。

技术领域

本发明涉及一种应用于骨组织再生修复的温敏型可注射复合水凝胶材料及其制备方法，尤其涉及一种温敏型可注射型胶原/壳聚糖/掺锌生物玻璃纳米颗粒水凝胶材料及其制备方法，所述温敏可注射复合水凝胶可用于组织工程，细胞培养等方面。

背景技术

水凝胶(Hydrogel)具有优良的生物学特性能模拟天然细胞外基质(ECM)，具有高水含量，生物降解性，高孔隙率和生物相容性等生物结构，在水中的溶解度低于百分之一，但具有溶胀性，亲水小分子可以在水凝胶中扩散；水凝胶的组成，结构，机械性能和生化性能可方便地调整以适合各种生物医学应用。

按照水凝胶对外界刺激的响应性，水凝胶可分为两类:一类是环境响应型水凝胶(智能水凝胶根据响应条件的不同可以分为温度敏感型、pH敏感型、光敏感型、电敏感型、磁敏感型等)；另一类是环境不响应型水凝胶(普通水凝胶)。其中，作为环境响应型的典型代表——温敏水凝胶，成为近年来的研究热点，温敏可注射水凝胶能够在室温下保持液体，并在37℃体温下形成固态凝胶，因其具有微创、低注射成本等优点，在药物输送、组织修复和重建手术等方面具有广阔的应用前景，甚至可以填充微小和不规则的损坏的空洞。但是，仅仅依靠单纯的水凝胶还是远远不够，这类水凝胶存在力学强度不足、网格结构不稳定、体内维持时间短、具有较差的细胞定向和粘附性，并且缺乏成骨细胞作用所需的蛋白质，因此它们不能直接与宿主骨结合。与此同时，还必须具有生物相容性、生物稳定性和无毒的引发系统。在多种天然聚合物中，胶原、壳聚糖及其衍生物已被大量用于制备具有良好性能的复合水凝胶。

壳聚糖(Chitosan，CS)又称脱乙酰甲壳素，是一种天然的高分子聚合物，是海洋无脊椎动物外壳上的甲壳素脱乙酰基后的产物，来源广泛，主要的结构单元为葡糖胺，是唯一天然存在的阳离子多糖，CS主要通过几丁质酶或溶菌酶来完成降解，降解的单体产物为氨基葡萄糖，其不仅对人体无毒副作用，而且在体内不积累、不会引起抗原反应，因此CS具有良好生物相容性、低细胞毒性和生物体内可降解性等优，另外，CS价格低廉、数量丰富，易于改性、在生物环境中易于被识别和代谢。由于其固有的抗菌活性、伤口愈合特性和低免疫原性，它被大量用于生物材料；此外，CS可以根据需求，被加工成各种结构，例如颗粒、膜、水凝胶和其他复杂的用于骨修复的结构，在骨损伤治疗中发挥了非常好的作用，同时还可作为组织工程支架材料应用于神经、软或硬组织等领域。

但是，CS是弱碱性，不溶于水，只溶于pH低于6.5的酸性溶液中。2000年Chenite发现在CS酸性溶液加入一定量的β-甘油磷酸钠，可以使弱酸性溶液中和至中性，并具备了温敏特性。即在温度较低的室温下呈液态，在达到37℃后呈现凝胶状态，壳聚糖、β-甘油磷酸钠和水之间的相互作用导致溶胶/凝胶转变。

可注射性就是基于温敏水凝胶溶液/凝胶转变这一特性。将壳聚糖或与其他复合材料结合，在室温下，直接通过注射器注射到机体缺损部位。在37℃下，材料能在缺损部位很快形成具有一定机械强度、任意形状的凝胶支架状态，细胞在支架中生长并最终形成组织。由于具有微创性、侵入小以及低费用等特点，可注射性支架具有重要的临床应用价值和良好的发展前景。可注射性水凝胶支架主要通过溶胶/凝胶转变在体内成型，具有良好的细胞相容性和易成型等特点。