一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]水凝膠是一種由親水性聚合物構(gòu)成的高分子三維網(wǎng)絡(luò)以及水作為介質(zhì)共同組成的體系。水凝膠能吸收大量水分，使得其柔軟并具有一定彈性，水溶性小分子可以在三維網(wǎng)絡(luò)中自由擴(kuò)散。其結(jié)構(gòu)特性與生物體的軟組織十分相似，為軟組織修復(fù)提供了三維培養(yǎng)支架模型，從而被廣泛的應(yīng)用于組織工程中。
[0003]海藻酸鈉是天然線性高分子多糖，作為制備組織工程凝膠支架的優(yōu)良材料，具有來(lái)源豐富，廉價(jià)易得，無(wú)免疫原性等優(yōu)點(diǎn)。然而海藻酸鈉凝膠支架仍然存在一些不足之處。使用二價(jià)陽(yáng)離子交聯(lián)的海藻酸鈉凝膠一般交聯(lián)速度過(guò)快導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不均勻、力學(xué)性能較差等缺陷；使用戊二醛等化學(xué)交聯(lián)劑交聯(lián)雖然可以提高凝膠強(qiáng)度，但是這些化學(xué)交聯(lián)劑有一定細(xì)胞毒性，限制了在他們的應(yīng)用。
[0004]近年來(lái)有研究使用點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)的方法來(lái)制備凝膠支架，如疊氮-炔烴反應(yīng)(J.Am.Chem.Soc.2004,126,15046-15047.)、DieIs-Alder反應(yīng)(B1macromoIecules 2011,12 ,824-830)、Michael加成反應(yīng)(B1con jugate Chem.2011，22，2199-2209.)等。其中Diels-Alder點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)具有高選擇性、無(wú)毒、無(wú)副反應(yīng)和無(wú)副產(chǎn)物等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于組織工程支架制備中。
[0005]目前，傳統(tǒng)水凝膠的力學(xué)性能仍然與人體的軟組織有一定差距。為了克服這一缺點(diǎn)，研究者開(kāi)發(fā)了多種高強(qiáng)度的水凝膠，如雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠、微球交聯(lián)水凝膠、納米復(fù)合水凝膠等。但是雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備步驟繁瑣、需要自由基聚合，微球交聯(lián)水凝膠有特殊的儀器要求，這些都限制了它們?cè)诮M織工程領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠的制備方法。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過(guò)上述方法制備得到的海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠。
[0008]本發(fā)明的再一目的在于提供上述海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠在組織工程支架中的應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]—種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠的制備方法，包括以下制備步驟:
[0011](I)海藻酸鈉溶于去離子水中，加入4-(4，6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基嗎啉鹽酸鹽活化劑，活化0.5?lh，然后加入糠胺反應(yīng)12?36h，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)透析，冷凍干燥得到呋喃改性海藻酸鈉；
[0012](2)將步驟(I)中所得呋喃改性海藻酸鈉溶于去離子水中，攪拌得到透明呋喃改性海藻酸鈉溶液，然后加入馬來(lái)酰亞胺封端的聚乙烯醇，攪拌充分溶解，超聲處理后注入模具，在37?60°C溫度下反應(yīng)交聯(lián)得到凝膠；
[0013](3)將步驟(2)所得凝膠浸泡于氯化鈣溶液中12?48h進(jìn)行物理交聯(lián)，得到所述海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠。
[0014]所述海藻酸鈉、活化劑與糠胺的摩爾比優(yōu)選為1:(0.5?1.5):(0.5?1.5)。
[0015]所述的透析優(yōu)選用截留分子量為3500的透析袋進(jìn)行透析，透析時(shí)間為3?5天。
[0016]所述呋喃改性海藻酸鈉溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為I%?2%。
[0017]所述馬來(lái)酰亞胺封端的聚乙烯醇的分子量?jī)?yōu)選為1000?4000。
[0018]所述超聲處理的時(shí)間優(yōu)選為5?lOmin。
[0019]所述氯化鈣溶液的濃度優(yōu)選為1?IOOmmo I /L。
[0020]一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠，通過(guò)以上方法制備得到。
[0021]上述海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠在組織工程支架中的應(yīng)用。
[0022]本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0023](I)本發(fā)明使用Diels-Alder點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)制備海藻酸鈉凝膠，反應(yīng)條件溫和、選擇性高，保證了凝膠的細(xì)胞相容性；
[0024](2)本發(fā)明同時(shí)結(jié)合化學(xué)交聯(lián)和離子交聯(lián)制備海藻酸鈉凝膠，具有比單純離子交聯(lián)或單純化學(xué)交聯(lián)凝膠更強(qiáng)的力學(xué)性能；
[0025](3)本發(fā)明中雙交聯(lián)凝膠因?yàn)殡x子鍵的存在可以有效的提高凝膠的抗溶脹性能。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例2所得海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠的掃描電鏡圖；
[0027]圖2為實(shí)施例2中所得海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠與單純點(diǎn)擊化學(xué)交聯(lián)和單純離子交聯(lián)所得凝膠的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖；
[0028]圖3為實(shí)施例1?3所得海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠(雙交聯(lián))與各實(shí)施例步驟(2)中所得透明凝膠(單交聯(lián))的溶脹百分比-時(shí)間曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0030]實(shí)施例1
[0031 ] (1)0.5g海藻酸鈉溶解于10mL去離子水中，加入4_(4，6-二甲氧基三嗪_2_基)_4_甲基嗎啉鹽酸鹽0.495g，攪拌0.5h，再逐滴加入343yL的糠胺，避光反應(yīng)24h。使用截流分子量3500的透析袋透析5天。-80 0C冷凍干燥得到呋喃改性海藻酸鈉固體。
[0032](2)75mg改性海藻酸鈉溶于5mL去離子水中，攪拌2h，待其完全溶解后加入37mg分子量為2000的雙馬來(lái)酰亞胺端基聚乙烯醇(購(gòu)置于蘇州衍生生物科技有限公司，參考文獻(xiàn):B1macromolecules 2011,12,824-830)，攬摔1min溶解后，超聲5min后轉(zhuǎn)移到高5mm，直徑1mm的圓柱形模具中；然后將模具放置于40°C烘箱中反應(yīng)6h，得到透明凝膠。
[0033](3)將上述凝膠浸泡于10毫升lOOmmol/L氯化鈣溶液中，放入37°C搖床中12h，得到所述海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠。
[0034]實(shí)施例2
[0035](1)0.5g海藻酸鈉溶解于10mL去離子水中，加入4_(4，6-二甲氧基三嗪_2_基)_4_甲基嗎啉鹽酸鹽0.750g，攪拌0.5h，再逐滴加入490yL的糠胺，避光反應(yīng)24h。使用截流分子量3500的透析袋透析5天。-80 0C冷凍干燥得到呋喃改性海藻酸鈉固體。
[0036](2)75mg改性海藻酸鈉溶于5mL去離子水中，攪拌2h，待其完全溶解后加入50mg分子量為2000的雙馬來(lái)酰亞胺端基聚乙烯醇，攪拌1min溶解后，超聲5min后轉(zhuǎn)移到高5mm，直徑1mm的圓柱形模具中；然后將模具放置于40°C烘箱中反應(yīng)6h，得到透明凝膠。
[0037](3)將上述凝膠浸泡于10毫升lOOmmol/L氯化鈣溶液中，放入37°C搖床中12h，得到所述海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠。
[0038]本實(shí)施例所得海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠的掃描電鏡圖如圖1所示。
[0039]本實(shí)施例所得海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠(雙交聯(lián))與單純點(diǎn)擊化學(xué)交聯(lián)(步驟(2)所得透明凝膠)和單純離子交聯(lián)所得凝膠(75mg海藻酸鈉完全溶于5mL去離子水中后，加入1mg CaCO3粉末，再加入20mg葡萄糖酸己內(nèi)酯充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)移到模具中，形成凝膠;然后將所得凝膠浸泡在lOOmmol/L氯化鈣溶液中12h制得)的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖如圖2所示。由圖2可以看出，本發(fā)明的海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠相比單純點(diǎn)擊化學(xué)交聯(lián)和單純離子交聯(lián)所得凝膠，具有更佳優(yōu)良的力學(xué)性能。
[0040]實(shí)施例3
[0041 ] (1)0.5g海藻酸鈉溶解于10mL去離子水中，加入4-(4，6_二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基嗎啉鹽酸鹽1.125g，攪拌0.5h，再逐滴加入735yL的糠胺，避光反應(yīng)24h。使用截流分子量3500的透析袋透析5天。-80 0C冷凍干燥得到呋喃改性海藻酸鈉固體。
[0042](2)75mg改性海藻酸鈉溶于5mL去離子水中，攪拌2h，待其完全溶解后加入75mg分子量為2000的雙馬來(lái)酰亞胺端基聚乙烯醇，攪拌1min溶解后，超聲5min后轉(zhuǎn)移到高5mm，直徑1mm的圓柱形模具中；然后將模具放置于40°C烘箱中反應(yīng)6h，得到透明凝膠。
[0043](3)將上述凝膠浸泡于10毫升lOOmmol/L氯化鈣溶液中，放入37°C搖床中12h，得到所述海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠。
[0044]以上實(shí)施例1?3所得海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠(雙交聯(lián))與各實(shí)施例步驟(2)中所得透明凝膠(單交聯(lián))的溶脹百分比-時(shí)間曲線圖如圖3所示。由圖3可以看出，本發(fā)明的海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠相比單交聯(lián)的水凝膠，其抗溶脹性能得到顯著的提升。
[0045]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠的制備方法，其特征在于包括以下制備步驟: (1)海藻酸鈉溶于去離子水中，加入4-(4，6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基嗎啉鹽酸鹽活化劑，活化0.5?Ih，然后加入糠胺反應(yīng)12?36h，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)透析，冷凍干燥得到呋喃改性海藻酸鈉； (2)將步驟(I)中所得呋喃改性海藻酸鈉溶于去離子水中，攪拌得到透明呋喃改性海藻酸鈉溶液，然后加入馬來(lái)酰亞胺封端的聚乙烯醇，攪拌充分溶解，超聲處理后注入模具，在37?60°C溫度下反應(yīng)交聯(lián)得到凝膠； (3)將步驟(2)所得凝膠浸泡于氯化鈣溶液中12?48h進(jìn)行物理交聯(lián)，得到所述海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠的制備方法，其特征在于:所述海藻酸鈉、活化劑和糠胺的摩爾比為1:(0.5?1.5):(0.5?1.5)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠的制備方法，其特征在于:所述的透析是指用截留分子量為3500的透析袋進(jìn)行透析，透析時(shí)間為3?5天。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠的制備方法，其特征在于:所述呋喃改性海藻酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為I %?2%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠的制備方法，其特征在于:所述馬來(lái)酰亞胺封端的聚乙烯醇的分子量為1000?4000。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠的制備方法，其特征在于:所述超聲處理的時(shí)間為5?1min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠的制備方法，其特征在于:所述氯化鈣溶液的濃度為1?I OOmmo I /L。8.—種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠，其特征在于:通過(guò)權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的方法制備得到。9.權(quán)利要求8所述的海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠在組織工程支架中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠及其制備方法與應(yīng)用。所述制備方法為：將海藻酸鈉溶于去離子水中，加入活化劑活化后加入糠胺反應(yīng)12～36h，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)透析，冷凍干燥得到呋喃改性海藻酸鈉；將呋喃改性海藻酸鈉溶于去離子水中，然后加入馬來(lái)酰亞胺封端的聚乙烯醇，攪拌充分溶解，超聲處理后注入模具，在37～60℃溫度下反應(yīng)交聯(lián)得到凝膠；再將所得凝膠浸泡于氯化鈣溶液中12～48h進(jìn)行物理交聯(lián)，得到所述海藻酸鈉雙交聯(lián)水凝膠。本發(fā)明采用點(diǎn)擊化學(xué)交聯(lián)和離子交聯(lián)雙交聯(lián)法，所得產(chǎn)物具有良好的力學(xué)性能和抗溶脹性能，可應(yīng)用于組織工程支架。
【IPC分類】A61L27/20, C08B37/04, A61L27/52, C08J3/075
【公開(kāi)號(hào)】CN105713106
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511034484
【發(fā)明人】曹曉東, 朱杰華, 游柏浩, 吳水平
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)