CN105148322B

CN105148322B - 可注射水凝胶及其制备方法

Info

Publication number: CN105148322B
Application number: CN201510334402.XA
Authority: CN
Inventors: 朱艳霞; 谭杰; 易伟宏; 周光前
Original assignee: Shenzhen University
Current assignee: Shenzhen University
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2018-11-30
Anticipated expiration: 2035-06-16
Also published as: CN105148322A

Abstract

本发明公开了一种可注射水凝胶及其制备方法，包括浓度为0.5～2％的壳聚糖溶液、浓度为10％的甘油磷酸钠溶液及浓度为0.2～1％的透明质酸钠溶液，其体积比是10％～60％：30％：10％～60％。该可注射水凝胶的总体积是100％。通过添加透明质酸钠可以改善水凝胶的保湿效果且生物相容性好，通过添加壳聚糖，可以改善水凝胶抑菌和透明度效果，使水凝胶产品性能得到改善。

Description

可注射水凝胶及其制备方法

技术领域

本申请涉及生物医学组织工程领域，尤其是关于一种能够进行软组织填充的可注射水凝胶。

背景技术

机体由于损伤和病变造成的组织缺损以及美容业中软组织填充等，可通过组织工程的方法进行替代。组织工程的最重要要素是种子细胞、支架，其关键技术是将种子细胞接种于塑形的可降解生物材料，并植入体内生长以形成所需组织。细胞复合水凝胶的三维培养体系，一方面避免移植的种子细胞的流失，另一方面利于细胞在组织的定植生长，诱导细胞产生更多的胞外基质，而且方便使用，操作简单。

为了避免水凝胶在使用过程中对机体产生毒副作用，制备水凝胶的基材的选择就至关重要。而现有水凝胶的制备中通常加入多种具有较强的刺激性和毒副作用的交联剂等，移植入体内势必造成机体毒害作用和机体损伤。现有技术中可以利用壳聚糖和甘油磷酸钠制备水凝胶，壳聚糖无毒、稳定、可生物降解、杀菌，在生物医学和生物技术领域有广泛的应用，而甘油磷酸钠也是医药领域常用的静脉营养成分之一。但是，壳聚糖在水中的溶解性较差，亲水性差，与细胞的生物相容性也比较差，如果将其作为组织工程支架必然会影响所植入细胞的存活和生长。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种新的可注射水凝胶及其制备方法。

本发明的一种可注射水凝胶，包括2～12质量份的壳聚糖、30质量份的甘油磷酸钠及0.2～6质量份的透明质酸钠。

所述的可注射水凝胶包括1～6质量份的透明质酸钠。

所述壳聚糖是脱乙酰度95％的蟹壳壳聚糖。

一种可注射水凝胶，包括浓度为0.5～2％的壳聚糖溶液、浓度为10％的甘油磷酸钠溶液及浓度为0.2～1％的透明质酸钠溶液，其体积比是(10％～60％)：30％：(10％～60％)。该可注射水凝胶的总体积是100％。

浓度是溶质质量与溶剂体积的百分比值，质量的单位是克(g)，体积的单位是毫升(ml)。

壳聚糖溶液是以壳聚糖作为溶质、盐酸作为溶剂的溶液，该盐酸如0.1M的盐酸或其它浓度的盐酸。

甘油磷酸钠溶液和透明质酸钠溶液的溶剂是水，较佳的是蒸馏水，当然，也可以用去离子水、纯水等代替。

所述壳聚糖溶液、甘油磷酸钠溶液及透明质酸钠溶液的体积比选自60％：30％：10％、50％：30％：20％、40％：30％：30％、30％：30％：40％、20％：30％：50％和10％：30％：60％中的一种。较佳的是，2％壳聚糖溶液、10％甘油磷酸钠溶液及1％透明质酸钠溶液的体积比是50％：30％：20％。

所述壳聚糖溶液的浓度是2％，所述透明质酸钠溶液的浓度是1％。

一种可注射水凝胶的制备方法，包括：

原液配置步骤，制备浓度为0.5～2％的壳聚糖溶液，制备浓度为10％的甘油磷酸钠溶液，制备浓度为0.2～1％的透明质酸钠溶液；壳聚糖溶液是壳聚糖盐酸溶液，甘油磷酸钠溶液是甘油磷酸钠水溶液，透明质酸钠溶液是透明质酸钠水溶液。

构建步骤，将所述壳聚糖溶液、甘油磷酸钠溶液及透明质酸钠溶液按照(10％～60％)：30％：(10％～60％)的体积比混匀后成胶形成所述水凝胶。

较佳的，成胶时间是8分钟，成胶温度是37度。

本发明的有益效果是：通过添加透明质酸钠可以改善水凝胶的保湿效果且生物相容性好，通过添加壳聚糖，可以改善水凝胶抑菌和透明度效果，使水凝胶产品性能得到改善。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明能够降解的可注射水凝胶，主要成分包括壳聚糖、甘油磷酸钠和透明质酸纳。该生物可降解水凝胶可以是温敏性水凝胶。

本发明可注射水凝胶的制备方法按下列步骤进行：

(1)配制水凝胶所需原液：称取适量壳聚糖干粉(脱乙酰度95％)溶于0.1M盐酸中，配成0.5-2％的壳聚糖盐酸溶液，搅拌至溶液澄清透明，4℃储存备用；称取适量透明质酸钠(如低分子透明质酸钠HA-TLM 20-40)干粉溶于蒸馏水中，配成0.2-1％的透明质酸钠溶液，4℃储存备用；称取适量甘油磷酸钠干粉，溶于蒸馏水中，配成10％的甘油磷酸钠溶液，4℃存储备用。

(2)水凝胶生物支架的构建：将配置的原液2％壳聚糖，10％甘油磷酸钠和1％透明质酸钠按体积比6:3:1、5:3:2、4:3:3、3:3:4、2:3:5或1:3:6，室温混匀后，置于37℃，5-20min后形成水凝胶。

制备水凝胶的交联剂为浓度是10％的甘油磷酸钠。

壳聚糖可以为蟹壳壳聚糖，脱乙酰度为95％，最佳存储浓度为2％。透明质酸钠可以为化妆品级，分子量为200kDa-400kDa，最佳存储浓度为1％。

最佳成胶体积比为2％壳聚糖：10％甘油磷酸钠：1％透明质酸钠＝50％：30％：20％。

最佳成胶时间为8分钟。

最佳成胶温度为37℃。

制备本发明水凝胶的关键是壳聚糖、甘油磷酸钠、透明质酸钠的浓度比例和其温敏型的特点。壳聚糖是一种阳离子高分子化合物，甘油磷酸钠和透明质酸钠是一种阴离子高分子化合物，因此该三种物质在适当的成胶浓度、比例下可以通过相互之间的离子键成胶。本发明水凝胶突破了单纯运用壳聚糖、甘油磷酸钠水凝胶质地较脆、机械强度差的局限性，使得水凝胶的强度和韧性有所提高，并且亲水性也大大提高。在电子显微镜下可见，凝胶成疏松的网织结构，吸水性良好，利于细胞在凝胶中的物质交换和生长分化；同时使用方便，只需要把三种高分子材料按照既定比例混合并放入37℃培养箱中8分钟即可成胶。

实施例1：

称取壳聚糖干粉0.2g溶于10ml 0.1M盐酸中，配制浓度为2％的壳聚糖溶液，搅拌至溶液澄清透明；称取1g甘油磷酸钠干粉，溶于10ml蒸馏水中，配成10％的甘油磷酸钠溶液，4℃存储备用；称取0.1g透明质酸钠干粉溶于10ml蒸馏水中配成1％的透明质酸钠溶液，4℃储存备用。在常温下，将配置的原液按体积比6:3:1混匀，即600μl 2％壳聚糖，300μl10％甘油磷酸钠和100μl 1％透明质酸钠，室温混匀后，置于37℃，20min后形成水凝胶。

本实施例中，壳聚糖、甘油磷酸钠和透明质酸钠的质量比是：12：30：1。

实施例2：

称取壳聚糖干粉0.2g溶于10ml 0.1M盐酸中，配制2％的壳聚糖溶液，搅拌至溶液澄清透明；称取1g甘油磷酸钠干粉，溶于10ml蒸馏水中，配成10％的甘油磷酸钠溶液，4℃存储备用；称取0.1g透明质酸钠干粉溶于10ml蒸馏水中配成1％的透明质酸钠溶液，4℃储存备用。在常温下，将配置的原液按体积比5:3:2混匀，即500μl 2％壳聚糖，300μl 10％甘油磷酸钠和200μl 1％透明质酸钠，室温混匀后，置于37℃，8min后形成水凝胶。

本实施例中，壳聚糖、甘油磷酸钠和透明质酸钠的质量比是：10：30：2。

实施例3：

称取壳聚糖干粉0.2g溶于10ml 0.1M盐酸中，配制2％的壳聚糖溶液，搅拌至溶液澄清透明；称取1g甘油磷酸钠干粉，溶于10ml蒸馏水中，配成10％的甘油磷酸钠溶液，4℃存储备用；称取0.1g透明质酸钠干粉溶于10ml蒸馏水中配成1％的透明质酸钠溶液，4℃储存备用。在常温下，将配置的原液按体积比4:3:3混匀，即400μl 2％壳聚糖，300μl 10％甘油磷酸钠和300μl 1％透明质酸钠，室温混匀后，置于37℃，10min后形成水凝胶。

本实施例中，壳聚糖、甘油磷酸钠和透明质酸钠的质量比是：8：30：3。

实施例4：

称取壳聚糖干粉0.2g溶于10ml 0.1M盐酸中，配制2％的壳聚糖溶液，搅拌至溶液澄清透明；称取1g甘油磷酸钠干粉，溶于10ml蒸馏水中，配成10％的甘油磷酸钠溶液，4℃存储备用；称取0.1g透明质酸钠干粉溶于10ml蒸馏水中配成1％的透明质酸钠溶液，4℃储存备用。在常温下，将配置的原液按体积比3:3:4混匀，即300μl 2％壳聚糖，300μl 10％甘油磷酸钠和400μl 1％透明质酸钠，室温混匀后，置于37℃，15min后形成水凝胶。

本实施例中，壳聚糖、甘油磷酸钠和透明质酸钠的质量比是：6：30：4。

实施例5：

称取壳聚糖干粉0.2g溶于10ml 0.1M盐酸中，配制2％的壳聚糖溶液，搅拌至溶液澄清透明；称取1g甘油磷酸钠干粉，溶于10ml蒸馏水中，配成10％的甘油磷酸钠溶液，4℃存储备用；称取0.1g透明质酸钠干粉溶于10ml蒸馏水中配成1％的透明质酸钠溶液，4℃储存备用。在常温下，将配置的原液按体积比2:3:5混匀，即200μl 2％壳聚糖，300μl 10％甘油磷酸钠和500μl 1％透明质酸钠，室温混匀后，置于37℃，18min后形成水凝胶。

本实施例中，壳聚糖、甘油磷酸钠和透明质酸钠的质量比是：4：30：5。

实施例6：

称取壳聚糖干粉0.2g溶于10ml 0.1M盐酸中，配制2％的壳聚糖溶液，搅拌至溶液澄清透明；称取1g甘油磷酸钠干粉，溶于10ml蒸馏水中，配成10％的甘油磷酸钠溶液，4℃存储备用；称取0.1g透明质酸钠干粉溶于10ml蒸馏水中配成1％的透明质酸钠溶液，4℃储存备用。在常温下，将配置的原液按体积比1:3:6混匀，即100μl 2％壳聚糖，300μl 10％甘油磷酸钠和600μl 1％透明质酸钠，室温混匀后，置于37℃，20min后形成水凝胶。

本实施例中，壳聚糖、甘油磷酸钠和透明质酸钠的质量比是：2：30：6。

实施例7：

称取壳聚糖干粉0.05g溶于10ml 0.1M盐酸中，配制0.5％的壳聚糖溶液，搅拌至溶液澄清透明；称取1g甘油磷酸钠干粉，溶于10ml蒸馏水中，配成10％的甘油磷酸钠溶液，4℃存储备用；称取0.02g透明质酸钠干粉溶于10ml蒸馏水中配成0.2％的透明质酸钠溶液，4℃储存备用；。在常温下，将配置的原液按体积比6:3:1混匀，即600μl 0.5％壳聚糖，300μl10％甘油磷酸钠和100μl 0.2％透明质酸钠，室温混匀后，置于37℃，20min后形成水凝胶。

本实施例中，壳聚糖、甘油磷酸钠和透明质酸钠的质量比是：3：30：0.2。

实施例8：

称取壳聚糖干粉0.12g溶于10ml 0.1M盐酸中，配制1.2％的壳聚糖溶液，搅拌至溶液澄清透明；称取1g甘油磷酸钠干粉，溶于10ml蒸馏水中，配成10％的甘油磷酸钠溶液，4℃存储备用；称取0.06g透明质酸钠干粉溶于10ml蒸馏水中配成0.6％的透明质酸钠溶液，4℃储存备用。在常温下，将配置的原液按体积比4:3:3混匀，即400μl 1.2％壳聚糖，300μl10％甘油磷酸钠和300μl 0.6％透明质酸钠，室温混匀后，置于37℃，20min后形成水凝胶。

本实施例中，壳聚糖、甘油磷酸钠和透明质酸钠的质量比是：4.8：30：1.8。

实施例9：

称取壳聚糖干粉0.18g溶于10ml 0.1M盐酸中，配制1.8％的壳聚糖溶液，搅拌至溶液澄清透明；称取1g甘油磷酸钠干粉，溶于10ml蒸馏水中，配成10％的甘油磷酸钠溶液，4℃存储备用；称取0.08g透明质酸钠干粉溶于10ml蒸馏水中配成0.8％的透明质酸钠溶液，4℃储存备用。在常温下，将配置的原液按体积比3:3:4混匀，即300μl 1.8％壳聚糖，300μl10％甘油磷酸钠和400μl 0.8％透明质酸钠，室温混匀后，置于37℃，20min后形成水凝胶。

本实施例中，壳聚糖、甘油磷酸钠和透明质酸钠的质量比是：5.4：30：3.2。

对于水凝胶，其包括浓度为0.5～2％的壳聚糖盐酸溶液、浓度为10％的甘油磷酸钠溶液及浓度为0.2～1％的透明质酸钠溶液，其体积比是(10％～60％)：30％：(10％～60％)，总体积是100％。优选的，水凝胶包括2％的壳聚糖溶液、10％的甘油磷酸钠溶液及1％透明质酸钠溶液，优选的体积比是60％：30％：10％、50％：30％：20％、40％：30％：30％、30％：30％：40％、20％：30％：50％或10％：30％：60％。当然，水凝胶各组成溶液的体积比、浓度也可以是上述范围内的其它体积比、浓度。

对于水凝胶，其包括2～12质量份的壳聚糖、30质量份的甘油磷酸钠及0.2～6质量份的透明质酸钠，优选的是2～12质量份的壳聚糖、30质量份的甘油磷酸钠及1～6份的透明质酸钠，如12质量份壳聚糖、30质量份甘油磷酸钠及1质量份透明质酸钠；如10质量份壳聚糖、30质量份甘油磷酸钠及2质量份透明质酸钠；如8质量份壳聚糖、30质量份甘油磷酸钠及3质量份透明质酸钠；如6质量份壳聚糖、30质量份甘油磷酸钠及4质量份透明质酸钠；如4质量份壳聚糖、30质量份甘油磷酸钠及5质量份透明质酸钠；或如2质量份壳聚糖、30质量份甘油磷酸钠及6质量份透明质酸钠。

本发明具有以下特点和优点：

(1)制备工艺简单可控，反应条件温和，设备简单；

(2)通过添加透明质酸钠可以改善水凝胶的保湿效果，通过添加壳聚糖，可以改善水凝胶抑菌和透明度效果，使水凝胶产品性能得到极大的改善。

(3)壳聚糖-透明质酸钠水凝胶吸水性好，成网织结构，空隙分布均匀，该水凝胶的成分接近细胞外基质的主要固相成分，具有高度仿生性，生物相容性好，无细胞毒性，利于细胞在水凝胶中粘附增殖和生长分化；同时水凝胶结构疏松多孔，利于营养物质的代谢，也避免了冻干支架细胞在支架中心细胞分不少、易坏死的缺点。

本发明水凝胶能够适用于临床软组织移植手术操作，能够弥补现有组织工程的不足或缺陷，满足临床需求。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims

1.一种可注射水凝胶，其特征在于，包括浓度为0.5～2％的壳聚糖溶液、浓度为10％的甘油磷酸钠溶液及浓度为0.2～1％的透明质酸钠溶液，其体积比是10％～60％：30％：10％～60％，总体积是100％；所述壳聚糖溶液的溶剂是0.1M的盐酸；所述甘油磷酸钠溶液和透明质酸钠溶液的溶剂均是蒸馏水；壳聚糖是脱乙酰度95％的蟹壳壳聚糖。

2.如权利要求1所述的可注射水凝胶，其特征在于，所述壳聚糖溶液、甘油磷酸钠溶液及透明质酸钠溶液的体积比选自60％：30％：10％、50％：30％：20％、40％：30％：30％、30％：30％：40％、20％：30％：50％和10％：30％：60％中的一种。

3.如权利要求1所述的可注射水凝胶，其特征在于，所述壳聚糖溶液的浓度是2％，所述甘油磷酸钠溶液的浓度是10％，所述透明质酸钠溶液的浓度是1％，其体积比是50％：30％：20％。

4.一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：

原液配置步骤，制备浓度为0.5～2％的壳聚糖溶液，制备浓度为10％的甘油磷酸钠溶液，制备浓度为0.2～1％的透明质酸钠溶液；所述壳聚糖溶液的溶剂是0.1M的盐酸；所述甘油磷酸钠溶液和透明质酸钠溶液的溶剂均是蒸馏水；壳聚糖是脱乙酰度95％的蟹壳壳聚糖。

构建步骤，将所述壳聚糖溶液、甘油磷酸钠溶液及透明质酸钠溶液按照10％～60％：30％：10％～60％的体积比混匀后成胶形成所述水凝胶，所述水凝胶的总体积是100％；

5.如权利要求4所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，成胶时间是8分钟，成胶温度是37摄氏度，且，所述壳聚糖溶液的浓度是2％，所述甘油磷酸钠溶液的浓度是10％，所述透明质酸钠溶液的浓度是1％，其体积比是50％：30％：20％。