CN101502673A - 一种可注射壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶的制备方法 - Google Patents

一种可注射壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶的制备方法 Download PDF

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姜波
关水
张文
宋克东
葛丹
李香琴
马学虎
陆瑞欣
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本发明公开了一种可注射壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶的制备方法，属于生物技术与组织工程领域，特别涉及一种温敏型可注射材料制备的技术。其特征是：用2.2％(W/V)的壳聚糖溶液与50％(W/W)的β－甘油磷酸钠溶液低温下混合制成壳聚糖/甘油磷酸钠溶液，接着将该体系与胶原溶液按1∶10－10∶1的体积比低温下混合，在室温(18℃)下保持液态，在体温下12分钟转变为凝胶。本发明的有益效果是，壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶能够在pH值为生理范围内(pH值为7.0～7.2)时低温保持液态，温度升高到体温(37℃)时转变为凝胶。由于加入了理想的细胞生长基质胶原，使得此种水凝胶具有良好的生物相容性。

Description

一种可注射壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶的制备方法
技术领域
本发明属于生物技术与组织工程领域，涉及到一种温敏型可注射材料制备的技术，特别涉及一种可注射壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶的制备方法。具体地，该方法能够使制备一种在低温下保持液态，体温时转变为凝胶的水凝胶，该水凝胶具有良好的生物相容性。
背景技术
组织工程的基本思想是将功能相关的细胞接种于具有特定性能的三维生物支架材料/细胞外基质替代物上，然后移植到体内受损组织处用以修复受损的组织。组织工程三维支架主要分为多孔支架(″硬″支架)和可注射性支架(″软″支架)。可注射水凝胶支架具有原位成胶、操作简单、塑型随意、创伤小及不需要手术等优点(Bonzani IC，et al.Biomaterials，2007，28(3)：423-33.Choi GH，et al.Tissue Eng Reg Med，2006，3(4)：472-7.)，因而越来越受到人们的关注。
壳聚糖，一种碱性氨基多糖，可以通过甲壳质脱乙酰基作用得到。基于壳聚糖的生物支架具有良好的生物相容性、无免疫原性和可生物降解等性能，因此被广泛应用于基础生物医学与临床领域。近来研究表明壳聚糖-甘油磷酸二钠盐(C/GP)可以混合成为一种可注射性支架，壳聚糖与GP的混合溶液在室温下为液态，而当这种混合溶液注射到体内的时候，它就会变为凝胶。韩国学者将C/GP水凝胶与鼠肌肉来源干细胞及成骨诱导剂混合，检测到鼠肌肉来源干细胞能够向成骨组织分化(Kyung KS，et al.Biomaterials，2008，29(33)：4420-8.)。这种水凝胶由于GP的离子浓度过高，使它的细胞相容性变差，因此它的应用受到了限制。Cho等(Cho J H，et al.Biomaterials，2004，25(26)：57435751.)将异丙基丙烯酰胺接枝到水溶性壳聚糖上合成出水溶性壳聚糖-g-聚异丙基丙烯酰胺共聚物，32℃形成不透明的松散凝胶，但异丙基丙烯酰胺的体内降解性和生物相容不理想。其它的水凝胶研究还有聚(氧化乙烯氧化丙烯氧化乙烯)体系，这种聚合物不可生物降解，鼠体内实验显示它还具有一定毒性(Desai SD，et al.J Pharm Sci，1998，87(2)：226-230.)。
胶原是一种天然蛋白质，迄今为止最理想的细胞生长基质，具有低免疫原性，特殊的生物相容性和生物可降解性，是最早被应用的天然生物材料。胶原具有特异性的分子识别信号，可促进细胞的黏附和增殖，诱导细胞的分化，为细胞生长提供支架。胶原在体内降解为各种氨基酸，安全无毒、无刺激性、无致敏源。而且胶原也具有高温成胶的特性，其缺点是体内降解过快，机械强度较低，这些原因都限制了水凝胶的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可注射壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶的制备方法
本发明的技术方案包括以下步骤：
(1)将适量壳聚糖粉末溶解在0.1mol.L-1的乙酸或盐酸溶液中，制成1.5％～2.2％(W/V)的壳聚糖溶液；
(2)将β-甘油磷酸钠粉末溶于三蒸水中配成40％～50％(w/w)溶液；
(3)壳聚糖溶液与β-甘油磷酸钠溶液按体积比5:1～7:1在冰浴下混合，制成pH值为中性(PH值为7.0～7.2)的壳聚糖/甘油磷酸钠溶液；
(4)冰浴下胶原中加入1.5倍体积三蒸水，将该溶液加到适量的NaOH溶液中(0.1molL-1)调整pH值至中性(PH值为7.0～7.2)，充分搅拌，制成胶原溶液；
(5)将制备好的壳聚糖/甘油磷酸钠溶液与胶原溶液按体积比1:10～10:1冰浴下混合，制成壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶。
本发明的有益效果是：
(1)配制得到的壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶能够在室温(18℃)下保持液态，升温至体温后12分钟转变为凝胶；
(2)此种水凝胶具有生理的pH值(7.0～7.2)；
(3)本发明加入的胶原无毒，无免疫排斥反应，壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶具有良好的生物相容性。
(4)本发明制备的壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶方法简单，原料成本低廉。
附图说明
图1是本发明操作流程图。
图2是本发明制备得到水凝胶在室温下的照片。
图3是本发明制备得到水凝胶在体温下孵育12分钟后的照片。
图4是本发明制备得到水凝胶冷冻干燥后扫描电镜观察微观结构的照片。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图说明详细叙述本发明的具体实施例。
实施例1：
将220mg壳聚糖溶于10mL0.1mol.L-1乙酸溶液中混合均匀，配成2.2％(W/V)溶液，冰浴保存；将2gβ-甘油磷酸钠粉末溶于2mL三蒸水中，配成50％(W/W)溶液；在冰浴下，将2mL甘油磷酸钠溶液逐滴加入10mL壳聚糖溶液中，充分搅拌得到壳聚糖/甘油磷酸钠溶液；将5mL胶原中加入7.5mL三蒸水中混合均匀，再将混匀的溶液加入312.5mL的0.1molL-1NaOH溶液中，制得胶原溶液；将等体积的壳聚糖/甘油磷酸钠溶液与胶原溶液在冰浴下混合，搅拌10分钟，得到壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶。
实施例2：
将200mg壳聚糖溶于10mL 0.1molL-1盐酸溶液中混合均匀，配成2％(W/V)溶液，冰浴保存；将1g β-甘油磷酸钠粉末溶于1.5mL三蒸水中，配成40％(W/W)溶液；在冰浴下，将1.5mL甘油磷酸钠溶液逐滴加入10mL壳聚糖溶液中，充分搅拌得到壳聚糖/甘油磷酸钠溶液；将2mL胶原中加入3mL三蒸水中混合均匀，再将混匀的溶液加入125mL的0.1molL-1NaOH溶液中，制得胶原溶液；将制得的壳聚糖/甘油磷酸钠溶液与胶原溶液按体积比为10:1在冰浴下混合，搅拌10分钟，得到可以在体温下转变为凝胶的壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶。
实施例3：
将150mg壳聚糖溶于10mL 0.1molL-1乙酸溶液中混合均匀，配成1.5％(W/V)溶液，冰浴保存；将1.64gβ-甘油磷酸钠粉末溶于2mL三蒸水中，配成45％(W/W)溶液；在冰浴下，将1mL甘油磷酸钠溶液逐滴加入6mL壳聚糖溶液中，充分搅拌得到壳聚糖/甘油磷酸钠溶液；将10mL胶原中加入15mL三蒸水中混合均匀，再将混匀的溶液加入625mL的0.1molL-1NaOH溶液中，制得胶原溶液；将制得的壳聚糖/甘油磷酸钠溶液与胶原溶液按体积比为1:10在冰浴下混合，搅拌10分钟，得到可以在体温下转变为凝胶的壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶。

Claims (1)

  1. 【权利要求1】一种可注射壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
    (1)将壳聚糖粉末溶解在0.1mol.L-1的乙酸或盐酸溶液中，制成1.5％～2.2％(W/V)的壳聚糖溶液；
    (2)将β-甘油磷酸钠粉末溶于三蒸水中配成40％～50％(W/W)溶液；
    (3)壳聚糖溶液与β-甘油磷酸钠溶液按体积比5:1～7:1在冰浴下混合，制成pH值为7.0～7.2的壳聚糖/甘油磷酸钠溶液；
    (4)冰浴下胶原中加入1.5倍体积三蒸水，将该溶液加到0.1molL-1的Na0H溶液中，调整pH值至7.0～7.2，充分搅拌，制成胶原溶液；
    (5)将制备好的壳聚糖/甘油磷酸钠溶液与胶原溶液按体积比1:10～10:1冰浴下混合，制成壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶。
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