CN111533940A - 一种单宁酸功能化光交联水凝胶支架及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单宁酸功能化光交联水凝胶支架及其制备方法。制备方法为：在室温下，将两种聚合物分别溶解在溶剂中，形成均一溶液，将两种溶液混合后，加入光引发剂，然后倒入模具中，在紫外光照射下进行交联，得到光交联水凝胶支架；将光交联水凝胶支架浸泡在单宁酸溶液中进行处理，即得单宁酸功能化光交联水凝胶支架。本发明采用无毒材料作为基质，制备了单宁酸功能化光交联水凝胶支架，不仅能够促进细胞在支架上的粘附和增殖，同时对人体或动物体无毒、无害且降解产物可通过体内代谢排出，可用于临床上疾病的治疗以及缺损组织的修复。

Description

一种单宁酸功能化光交联水凝胶支架及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种单宁酸功能化光交联水凝胶支架及其制备方法，属于组织工 程支架及其制备技术领域。
背景技术
支架、细胞和信号分子是组织工程的三大要素。其中，支架是非常关键的组成部分，起着支撑细胞生长、引导组织再生等作用。水凝胶是一种亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，水的吸收量与交联度密切相关。交联度越高，吸水量越低。这一特性很像一种软组织。由于其内部的三维网络结构，不但利于细胞的粘附和增殖，而且可以为细胞之间的信息传递和营养物质的输送提供场所，为组织治疗和修复提供理想的环境。天然高分子水凝胶细胞亲和性好，但结构和性能可调范围窄且力学性能很难满足不同条件下的医学要求；合成高分子水凝胶结构和性能可精密的调控，同时力学性能好且易于加工，但细胞亲和性较差。因此将两者的优点结合起来同时制备具有生物活性且符合不同条件要求的水凝胶支架受到广泛重视。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种单宁酸功能化光交联水凝胶支架及其制备方法，以利于细胞的粘附和增殖。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种单宁酸功能化光交联水凝胶支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：在室温下，将两种聚合物分别溶解在溶剂中，形成均一溶液，将两种溶液混合后，加入光引发剂，然后倒入模具中，在紫外光照射下进行交联，得到光交联水凝胶支架；
步骤2)：将光交联水凝胶支架浸泡在单宁酸溶液中进行处理，即得单宁酸功能化光交联水凝胶支架。
优选地，所述步骤1)中的两种聚合物溶液的浓度均为0.01-0.15g/mL。
优选地，所述步骤1)中的聚合物的分子链上有光交联基团。
优选地，所述步骤1)中的聚合物为甲基丙烯酰化透明质酸(HAMA)、甲基丙烯酰化明胶(GELMA)、甲基丙烯酰化丝素蛋白(SFMA)、甲基丙烯酸酰化壳聚糖(CSMA)和甲基丙烯酸化赖氨酸(EPLMA)中的任意两种。
优选地，所述步骤1)中的光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啡基-1-丙酮或 1-羟基-环己基-苯基甲酮；光引发剂的加入量为浓度为0.01-0.05g/mL。
优选地，所述步骤1)中的交联时间为2-10min。
优选地，所述步骤2)中单宁酸溶液的浓度为0.005-0.05g/mL。
优选地，所述步骤2)中的处理温度为40-50℃，处理时间为24-48h。
本发明还提供了上述单宁酸功能化光交联水凝胶支架的制备方法制得的单宁酸功能化光交联水凝胶支架。
优选地，所述的水凝胶支架为三维网络结构，利于细胞的粘附和增殖。
本发明采用无毒材料作为基质，制备了单宁酸功能化光交联水凝胶支架，不仅能够促进细胞在支架上的粘附和增殖，同时对人体或动物体无毒、无害且降解产物可通过体内代谢排出，可用于临床上疾病的治疗以及缺损组织的修复。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明可根据模具形状制备出具有复杂三维形貌的组织工程支架；
(2)本发明操作简单，不需复杂设备，可大批量生产；
(3)本发明制备的单宁酸功能化光交联水凝胶支架，微观呈现三维网络结构，利于细胞的粘附和增殖，为组织治疗和修复提供理想的环境。
附图说明
图1为实施例1制备的水凝胶支架的照片；
图2为实施例1制备的水凝胶支架的SEM图片；
图3为实施例2制备的水凝胶支架的照片；
图4、5为实施例2制备的水凝胶支架不同比例的SEM图片。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
单宁酸功能化甲基丙烯酰化壳聚糖(CSMA)和甲基丙烯酰化丝素蛋白(SFMA)复合水凝胶支架(用于促进皮肤修复)的制备方法：
(1)甲基丙烯酰化壳聚糖(CSMA)和甲基丙烯酰化丝素蛋白(SFMA)复合水凝胶的制备：
CSMA的制备：将3g的壳聚糖粉末加入到3mg/mL的乙酸溶液中，在室温下搅拌，再将甲基丙烯酸酐溶液(MA)添加入到壳聚糖溶液中(MA与壳聚糖质量比为3.5：1)，并在室温下反应3小时。待反应完全后，将反应混合物用等体积的去离子水稀释，再置入透析袋中透析4天后，将所得混合物冻干即可得到 CSMA。
SFMA的制备：将蚕茧内部的蚕蛹剥除以及表面杂质清除后，再称取60g蚕茧加入到煮沸的Na2CO3溶液中，其体积为6L，质量浓度为0.5％，煮45min后再用去离子水清洗3次，接着再重复上述操作3次直至丝素纤维变为白色，再将丝素纤维放入烘箱中烘干。烘干后称重，将浓度为10g/L丝素纤维加入到9mol/L 的LiBr溶液中，40℃下反应1h直至丝素纤维完全溶解，再在溶液中加入424mM 甲基丙烯酸缩水甘油酯溶液(GMA)，以300rpm的速度在60℃下反应3h，反应完全后待温度冷却到室温，将溶液置于透析袋中透析4天，每4h换一次去离子水后，再置于-80℃冰箱中过夜，将所得混合物冻干即可得到SFMA。
CSMA/SFMA复合水凝胶的制备：配制0.03g/mL的CSMA于5mL去离子水中，配置2g/mL的SFMA于5mL去离子水中，待溶液分别完全溶解后混合，加入 0.004g/mL的苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐(LAP)，室温下避光搅拌。将混合溶液置于模具中，在强度为3.5mJ/cm2的紫外光下交联5min，即可得到 CSMA/SFMA复合水凝胶。
(2)单宁酸功能化CSMA/SFMA复合水凝胶的制备：
将CSMA/SFMA复合水凝胶在45℃下分别置于TA溶液中浸泡24h，即可得到单宁酸CSMA/SFMA复合水凝胶。
实施例2
单宁酸功能化甲基丙烯酰化明胶(GELMA)和甲基丙烯酸化赖氨酸(EPLMA) 复合水凝胶(用于骨修复)的制备方法：
(1)甲基丙烯酰化明胶(GELMA)和甲基丙烯酸化赖氨酸(EPLMA)复合水凝胶的制备：
GELMA的制备：在10g明胶粉末中加入100mL的去离子水，置于60℃恒温水浴锅中搅拌使其溶解。在避光条件下，以1mL/min的速度，将甲基丙烯酸酐在60℃下与明胶溶液混合，搅拌速度为300rpm。混合均匀后，加入500mL温度为50℃的去离子水稀释反应，然后装入分子量为14kDa的透析袋中，在50℃的去离子水浴中透析1周，每4h更换去离子水，然后置于-80℃冰箱中过夜，冷冻干燥，置于-4℃下以备使用。
EPLMA的制备：在常温下将10g赖氨酸粉末加入到200mL的去离子水，完全溶解后再向其中加入11g甲基丙烯酸酐(MA)溶液，在50℃下反应3h，反应完全后待温度冷却到室温，将溶液置于透析袋中透析4天，每4h换一次去离子水后，再置于-80℃冰箱中过夜，将所得混合物冻干即可得到EPLMA。
甲基丙烯酰化明胶(GELMA)和甲基丙烯酰化赖氨酸(EPLMA)复合水凝胶：配制0.16g/mL的GELMA于5mL去离子水中，配置0.03g/mL的EPLMA 于5mL去离子水中，待溶液分别完全溶解后混合，向混合溶液中加入0.004g/mL 的苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐(LAP)，室温下避光搅拌。将混合溶液置于模具中，在强度为3.5mJ/cm2的紫外光下交联5min，即可得到 GELMA/EPLMA复合水凝胶。
(2)单宁酸功能化GELMA/EPLMA复合水凝胶的制备：
将GELMA/EPLMA复合水凝胶在45℃下分别置于TA溶液中浸泡24h，即可得到单宁酸GELMA/EPLMA复合水凝胶。

Claims (10)

1.一种单宁酸功能化光交联水凝胶支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：在室温下，将两种聚合物分别溶解在溶剂中，形成均一溶液，将两种溶液混合后，加入光引发剂，然后倒入模具中，在紫外光照射下进行交联，得到光交联水凝胶支架；
步骤2)：将光交联水凝胶支架浸泡在单宁酸溶液中进行处理，即得单宁酸功能化光交联水凝胶支架。
2.如权利要求1所述的单宁酸功能化光交联水凝胶支架的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的两种聚合物溶液的浓度均为0.01-0.05g/mL。
3.如权利要求1所述的单宁酸功能化光交联水凝胶支架的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的聚合物的分子链上有光交联基团。
4.如权利要求1或3所述的单宁酸功能化光交联水凝胶支架的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的聚合物为甲基丙烯酰化透明质酸、甲基丙烯酰化明胶、甲基丙烯酰化丝素蛋白、甲基丙烯酸酰化壳聚糖和甲基丙烯酸化赖氨酸中的任意两种。
5.如权利要求1所述的单宁酸功能化光交联水凝胶支架的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啡基-1-丙酮或1-羟基-环己基-苯基甲酮；光引发剂的加入量为浓度为0.01-0.05g/mL。
6.如权利要求1所述的单宁酸功能化光交联水凝胶支架的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的交联时间为2-10min。
7.如权利要求1所述的单宁酸功能化光交联水凝胶支架的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中单宁酸溶液的浓度为0.005-0.05g/mL。
8.如权利要求1所述的单宁酸功能化光交联水凝胶支架的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的处理温度为40-50℃，处理时间为24-48h。
9.权利要求1-8任意一项所述的单宁酸功能化光交联水凝胶支架的制备方法制得的单宁酸功能化光交联水凝胶支架。
10.如权利要求9所述的单宁酸功能化光交联水凝胶支架，其特征在于，所述的水凝胶支架为三维网络结构。
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