CN112618481B - 一种改性水凝胶、改性水凝胶微球及其制备方法和应用 - Google Patents

一种改性水凝胶、改性水凝胶微球及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种改性水凝胶、改性水凝胶微球及其制备方法和应用，属于水凝胶技术领域，所述改性水凝胶为海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶，由海藻酸钠和岩藻多糖在钙离子的存在下交联得到；所述海藻酸钠和岩藻多糖的质量比为2：（1‑5），所述改性水凝胶微球，该改性水凝胶为壳‑核结构，以二氧化硅为壳，以海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶为核，所述微球粒径在200‑250nm之间，优选为220‑240nm。本发明制备方法简单，原料来源广，制得的改性水凝胶具有生物相容性和可降解性，微球化后，能显著提高水凝胶的保存时间，且方便运输。

Description

一种改性水凝胶、改性水凝胶微球及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水凝胶技术领域，具体涉及一种改性水凝胶、改性水凝胶微球及其制备方法和应用。
背景技术
间充质干细胞治疗可有效改善神经损伤性勃起功能障碍（NIED），其通过改善内皮细胞、平滑肌、促进海绵体神经修复等发挥作用；将经过DDAH2基因修饰的干细胞注射入勃起功能障碍（erectile dysfunction，ED）大鼠的阴茎海绵体，可有效改善其勃起功能。研究证实，相较于干细胞本身分化功能，其更多通过旁分泌作用发挥功能。干细胞培养上清中存在着某种物质，甚至强于干细胞本身发挥强大的功能，目前认为该有效成份主要为外泌体(exosome)，它将富有生物活性的miRNA转导入受体细胞通过调节靶基因表达发挥作用。目前认为骨髓间充质干细胞（MSCs）是产生外泌体能力最强的干细胞，其培养液上清中提取的外泌体（MSC-exosomes）具有与MSCs相似的多种生物学功能。最新研究发现，通过局部注射外泌体能显著改善心梗后心脏功能。由此开始，干细胞治疗的“无细胞化”崭露头角，外泌体较干细胞移植治疗ED具有显著优势，包括：1.彻底消除了干细胞致瘤风险，由于外泌体直径只有40-100nm，更不存在肺栓塞风险；2.外泌体较干细胞更容易存储，运输。目前大规模生产抽提外泌体的技术已经成熟，外泌体相对成分稳定，均质性较好；3.避开了干细胞移植的伦理限制。
但是外泌体直径只有40-100nm，一旦注射入体内会立即随血液进入体循环被稀释，降低局部注射对效应区域的作用效率。如何解决这种“突释”现象是外泌体局部注射治疗的重要问题，“外泌体支架”技术成为研究热点。理想的水凝胶支架材料应具有良好的生物相容性，无细胞毒性。在人体各个组织中的水凝胶应用也应该个性化，因此，各种基于组织工程学和化学的“改性”水凝胶成为研究热点。目前，该技术已经在治疗心梗的动物模型取得突破。但迄今为止，该技术在外泌体移植治疗NIED方向还是空白。
在天然高分子化合物的基础上修饰目的官能团(氨基，醛基，季铵盐)，通过静电作用或共价键形成交联网络水凝胶，进一步针对阴茎海绵体组织环境及构型，对氨基，羧基，醛基，季胺化等官能团进行修饰（改性），获得透明质酸/硫酸根化海藻钠可注射水凝胶，其具有良好的生物相容性可和降解性的特点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种改性水凝胶、改性水凝胶微球及其制备方法和应用，制备方法简单，原料来源广，制得的改性水凝胶具有生物相容性和可降解性，微球化后，能显著提高水凝胶的保存时间，且方便运输。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种改性水凝胶，所述改性水凝胶为海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶，由海藻酸钠和岩藻多糖在钙离子的存在下交联得到；所述海藻酸钠和岩藻多糖的质量比为2：（1-5）。
本发明进一步保护一种上述改性水凝胶的制备方法，包括以下步骤：配制1-3%w/v海藻酸钠溶液，加入1-5%w/v岩藻多糖，搅拌溶解，滴加2-5%w/v氯化钙溶液，采用双筒注射器制备海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶。
本发明进一步保护一种上述改性水凝胶微球，该改性水凝胶为壳-核结构，以二氧化硅为壳，以海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶为核，所述微球粒径在200-250nm之间，优选为220-240nm。
本发明进一步保护一种上述改性水凝胶微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 水相的制备：配制1-3%w/v海藻酸钠溶液，加入1-5%w/v岩藻多糖，加入表面活性剂和致孔剂，搅拌溶解，得到水相；
S2. 油相的制备：将硅烷偶联剂和正硅酸烷基酯溶于有机溶剂中，搅拌溶解，得到油相；
S3. 改性水凝胶微球的制备：将步骤S1中所述水相加入步骤S2中所述油相中，加入26-30wt%浓氨水和2-5%w/v氯化钙溶液，调节pH为9-10，乳化，反应2-5h后，过滤，用去离子水洗涤，干燥，得到改性水凝胶微球。
作为本发明的进一步改进，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、硬脂酸钠中的一种；所述致孔剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚和失水山梨醇脂肪酸酯中的一种。
作为本发明的进一步改进，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH602、KH792中的一种或几种混合；所述正硅酸烷基酯选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的一种或两种组合；所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、乙酸乙酯、吡啶中的一种或几种混合。
作为本发明的进一步改进，所述海藻酸钠、岩藻多糖、表面活性剂和致孔剂的质量比为20：（10-50）：（1-3）：1。
作为本发明的进一步改进，所述硅烷偶联剂和正硅酸烷基酯质量比为（1-3）：100。
本发明进一步保护一种上述改性水凝胶在外泌体移植治疗神经损伤性勃起功能障碍领域中的应用。
本发明进一步保护一种上述改性水凝胶微球在外泌体移植治疗神经损伤性勃起功能障碍领域中的应用。
本发明具有如下有益效果：海藻酸钠与岩藻多糖混合水溶液与钙离子可快速交联成胶，该水凝胶具有可注射特性。其中岩藻多糖（Fucoidan）是从褐藻中提取的含有硫酸基的多糖，其具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、双向调节免疫力、清除自由基、抗衰老、抗凝血和抗血栓等功效。另外，岩藻多糖也能够吸附、稳定和激活组织渗出物中多种肝素结合性细胞生长因子，进而诱导新血管生成。岩藻多糖还能调节细胞分泌较高水平的TGF-β，对刺激细胞分裂分化、促进典型肉芽组织形成具有重要作用，因此，将制备的改性水凝胶其具有良好的生物相容性可和降解性的特点，可应用于外泌体移植治疗NIED领域中。
另外，本发明将制得的改性水凝胶制备成微球，利用溶胶凝胶法在表面形成一层二氧化硅壳层，在致孔剂的作用下，壳层上保留有微孔，一方面方便交联剂氯化钙进入微孔内使得内部的海藻酸钠与岩藻多糖交联形成水凝胶，另一方面，经过干燥后的微球，进一步使用时，浸泡在水中，水通过微孔进入球内，被水凝胶核吸收膨胀，从而使得壳层破裂，水凝胶漏出，将壳过滤后，得到的水凝胶具有良好的生物相容性可和降解性的特点，可应用于外泌体移植治疗NIED领域中。经过微球化的水凝胶方便运输和存储，保质期达到24-36个月，且以固体的形式保存，方便运输。
本发明制备方法简单，原料来源广，制得的改性水凝胶具有生物相容性和可降解性，微球化后，能显著提高水凝胶的保存时间，且方便运输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为形成海藻酸/岩藻糖胶水凝胶的示意图；
图2为使用双注射器原位形成改性水凝胶的图；
图3为海藻酸钠、岩藻多糖和AF1、AF2、AF3水凝胶的红外光谱图；
图4为AF1、AF2、AF3水凝胶的SEM图；
图5为改性水凝胶耦合MSC-exosomes注射大鼠阴茎海绵体前后对比图；
图6为荧光检测（外泌体CM-Dil染色）水凝胶对MSC-exosomes的缓释作用对比图；
图7为高内涵显微镜观察细胞对该水凝胶耦合的msc-exosomes摄入情况对比图；
图8为各组阴茎内压检测（ICP）对比图；
图9为各组阴茎内压检测结果统计图；
图10为使用PKH67标记外泌体，荧光追踪注射入大鼠阴茎后外泌体的弥散情况对比图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
海藻酸钠（AG, 粘度: 700 mPa.s, 青岛明月海藻），岩藻多糖（FD，青岛明月海藻），氯化钙（上海国药）。
实施例1
配制100mL 2%w/v海藻酸钠溶液，加入100mL 1%w/v岩藻多糖，搅拌溶解，滴加50mL3%w/v氯化钙溶液，采用双筒注射器制备海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶（AF1）。图1为形成海藻酸/岩藻糖胶水凝胶的示意图。
实施例2
配制100mL 2%w/v海藻酸钠溶液，加入100mL 3%w/v岩藻多糖，搅拌溶解，滴加50mL3%w/v氯化钙溶液，采用双筒注射器制备海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶（AF2）。
实施例3
配制100mL 2%w/v海藻酸钠溶液，加入100mL 5%w/v岩藻多糖，搅拌溶解，滴加50mL3%w/v氯化钙溶液，采用双筒注射器制备海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶（AF3）。
实施例4
S1. 水相的制备：配制100mL 2%w/v海藻酸钠溶液，加入100mL 1%w/v岩藻多糖，加入0.2g表面活性剂十二烷基磺酸钠和0.1g致孔剂失水山梨醇脂肪酸酯，搅拌溶解，得到水相；
S2. 油相的制备：将0.2g硅烷偶联剂KH792和10g正硅酸乙酯溶于500mL二氯甲烷中，搅拌溶解，得到油相；
S3. 改性水凝胶微球的制备：将步骤S1中所述水相加入步骤S2中所述油相中，加入28wt%浓氨水和3%w/v氯化钙溶液，调节pH为9.5，10000r/min乳化2min，反应2h后，过滤，用去离子水洗涤，干燥，得到改性水凝胶微球。
使用方法：
将制得的改性水凝胶微球浸泡在水中30min后，离心过滤，弃除固体，得到改性水凝胶AF4。
实施例5
S1. 水相的制备：配制100mL 2%w/v海藻酸钠溶液，加入100mL 3%w/v岩藻多糖，加入0.2g表面活性剂十二烷基磺酸钠和0.1g致孔剂失水山梨醇脂肪酸酯，搅拌溶解，得到水相；
S2. 油相的制备：将0.2g硅烷偶联剂KH792和10g正硅酸乙酯溶于500mL二氯甲烷中，搅拌溶解，得到油相；
S3. 改性水凝胶微球的制备：将步骤S1中所述水相加入步骤S2中所述油相中，加入28wt%浓氨水和3%w/v氯化钙溶液，调节pH为9.5，10000r/min乳化2min，反应5h后，过滤，用去离子水洗涤，干燥，得到改性水凝胶微球。
使用方法：
将制得的改性水凝胶微球浸泡在水中30min后，离心过滤，弃除固体，得到改性水凝胶AF5。
实施例6
S1. 水相的制备：配制100mL 2%w/v海藻酸钠溶液，加入100mL 5%w/v岩藻多糖，加入0.2g表面活性剂十二烷基磺酸钠和0.1g致孔剂失水山梨醇脂肪酸酯，搅拌溶解，得到水相；
S2. 油相的制备：将0.2g硅烷偶联剂KH792和10g正硅酸乙酯溶于500mL二氯甲烷中，搅拌溶解，得到油相；
S3. 改性水凝胶微球的制备：将步骤S1中所述水相加入步骤S2中所述油相中，加入28wt%浓氨水和3%w/v氯化钙溶液，调节pH为9.5，10000r/min乳化2min，反应3h后，过滤，用去离子水洗涤，干燥，得到改性水凝胶微球。
使用方法：
将制得的改性水凝胶微球浸泡在水中30min后，离心过滤，弃除固体，得到改性水凝胶AF6。
测试例1 傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 分析
将海藻酸钠、岩藻多糖和制备的水凝胶AF1、AF2、AF3在-60 ℃，0.12 mbar条件下冻干 (Alpha 1–2 plus; CHRIST®, Germany)。将AG和FD作为对照样品，采用FTIR(Thermo Scientific Nicolet iN10) 测得4000-400 cm-1波数范围内的红外光谱图。
图3为海藻酸钠、岩藻多糖和AF1、AF2、AF3水凝胶的红外光谱图，其中1590和1405cm-1为海藻酸钠中羧基的不对称和对称伸缩振动特征吸收峰，岩藻多糖的红外特征峰为1208 cm-1处的S=O键。对比AF1、AF2、AF3水凝胶的红外光谱图，可以发现S=O特征峰的存在。
测试例2 扫描电镜 (SEM) 分析
将制备好的水凝胶AF1、AF2、AF3在-60℃，0.12 mbar条件下冻干。然后将干燥的样品小心地粘到双面导电胶上固定好后进行喷金处理2 min，使其具有导电性。采用扫描电镜(Vega 3, Tescan)在10 kV加速电压下观察样品的微观结构。
从图4电镜图可以看出，海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶具有致密的表面，岩藻多糖的加入量变化没有影响该水凝胶表面的微观结构。
测试例3
用激光粒度仪和紫外分光光度计对所得到的将本发明实施例4-6制得的改性水凝胶微球进行测试表征，发现本实施例纳米微球的粒径和粒径分布。结果见表1。
表1
组别 粒径（nm） 粒径分布指数
实施例4 225.2±0.15 0.620
实施例5 242.5±0.21 0.617
实施例6 230.1±0.19 0.644
由上表可知，采用本发明方法制得的改性水凝胶微球具有粒径分布均匀的特点。
试验例
1. 试验动物
8周龄的经交配实验证实具有正常勃起功能的SD雄性大鼠56只（由山东大学实验动物中心提供），在南方医院实验动物中心SPF级环境饲养。
2. 方法
2.1实验动物分组
将SD雄性大鼠随机分为7组，每组 8只，分别为：
正常组（control）、糖尿病大鼠模型组（DMED）、单纯骨髓间充质细胞组（DMED+MSC）、骨髓间充质细胞+外泌体抑制剂+生理盐水组（DMED+MSC+Exo i）、外泌体抑制剂+PBS组（DMED+Exo+PBS）、外泌体抑制剂+水凝胶组（DMED+Exo+hydrogel）和水凝胶组（DMED+hydrogel）。正常组和模型组每日腹腔注射等量生理盐水。外泌体+水凝胶组的小鼠使用气麻机麻醉大鼠成功后，使用双通道显微注射装置进行海绵体注射，其中一通道注射混合好含有100mg/(kg·d)外泌体的2%w/v海藻酸钠溶液，另一通道同时注射含有3%w/v岩藻多糖和3%w/v钙离子的混合溶液，双通道注射进入海绵体后可快速交联成胶，达到局限外泌体的作用，剂量为100mg/(kg·d)。
2.2 NIED大鼠建模
解剖显露大鼠前列腺星状神经节，找到海绵体神经（CN），使用镊子钳夹2分钟，对侧也进行同样操作，构成性神经损伤。2周后随机抽样检测阴茎海绵体内压（ICP），证实神经损伤性ED大鼠模型（NIED）构建成功。
2.3 ICP阴茎海绵体内压检测
阴茎海绵体内压检测是检测动物模型勃起功能的重要标准。麻醉成功后，解剖露大鼠前列腺星状神经节，找到海绵体神经（CN），搭上刺激电极。解剖显露阴茎，穿刺进入海绵体并连接压力传感器（检测ICP），同时行主动脉置管连接压力传感器（检测MAP，用来均衡个体差异），打开电刺激，可以观测到阴茎勃起及ICP变化，以ICP/MAP反映大鼠勃起功能。
2.4 组织取材
SD大鼠阴茎取材：将阴茎海绵体内测压后的各组大鼠，小心去除包皮、筋膜组织后剪下阴茎组织并弃龟头，PBS液反复清洗；选取阴茎中部作为石蜡切片的组织，放入4%多聚甲醛溶液固定后石蜡包埋用于后续外泌体CM-DIL染色。其余阴茎组织均放置液氮速冻，随后可长期放置-80 ℃冰箱或者立即进行Western blot检测相关指标。
3 结果
参照附图5，使用改性水凝胶耦合MSC-exosomes，注射入大鼠阴茎海绵体，分别于注射后7日对阴茎内存留外泌体进行检测，证实了该种水凝胶对MSC-exosomes的缓释作用。
参照附图6，荧光检测（外泌体CM-Dil染色）水凝胶对MSC-exosomes的缓释作用。
参照附图7，外泌体摄入实验证实，海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶不影响细胞摄入外泌体。分别将不同媒介（PBS v.s. 海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶）msc-exosomes与平滑肌细胞共培养，高内涵显微镜观察细胞对msc-exosomes摄入情况。蓝色为dappi染色细胞核，红色为PKH26标记的msc-exosomes。
参照附图8-10，图8为阴茎内压检测（ICP）对比图，阴茎内压检测（ICP）是检测阴茎勃起功能的重要标准；图9为各组ICP检测结果，提示水凝胶耦合外泌体治疗ED效果相对水凝胶单独注射或者干细胞注射效果更佳。图8,9提示使用该水凝胶耦合外泌体使海绵体注射改善勃起功能效果最佳。图10为使用PKH67标记外泌体，使用荧光追踪注射入大鼠阴茎后外泌体的弥散情况，结果提示使用水凝胶耦合外泌体能显著延长外泌体在阴茎中的存留时间。DMED+MSC+Exoi是使用骨髓间充质干细胞+外泌体抑制剂（Exoi）组，该组结果提示抑制外泌体释放后，MSC治疗效果大大减低，说明MSC主要是依靠释放外泌体起作用；DMED+Exo+PBS是将外泌体使用单纯PBS介质进行注射，可见效果不佳（外泌体突释），DMED+Exo+hydrogel是使用水凝胶介质行外泌体阴茎海绵体注射，可见该组改善勃起功能效果最佳，DMED+Hydrogel指单纯水凝胶组，无效果。
与现有技术相比，海藻酸钠与岩藻多糖混合水溶液与钙离子可快速交联成胶，该水凝胶具有可注射特性。其中岩藻多糖（Fucoidan）是从褐藻中提取的含有硫酸基的多糖，其具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、双向调节免疫力、清除自由基、抗衰老、抗凝血和抗血栓等功效。另外，岩藻多糖也能够吸附、稳定和激活组织渗出物中多种肝素结合性细胞生长因子，进而诱导新血管生成。岩藻多糖还能调节细胞分泌较高水平的TGF-β，对刺激细胞分裂分化、促进典型肉芽组织形成具有重要作用，因此，将制备的改性水凝胶其具有良好的生物相容性可和降解性的特点，可应用于外泌体移植治疗NIED领域中。
另外，本发明将制得的改性水凝胶制备成微球，利用溶胶凝胶法在表面形成一层二氧化硅壳层，在致孔剂的作用下，壳层上保留有微孔，一方面方便交联剂氯化钙进入微孔内使得内部的海藻酸钠与岩藻多糖交联形成水凝胶，另一方面，经过干燥后的微球，进一步使用时，浸泡在水中，水通过微孔进入球内，被水凝胶核吸收膨胀，从而使得壳层破裂，水凝胶漏出，将壳过滤后，得到的水凝胶具有良好的生物相容性可和降解性的特点，可应用于外泌体移植治疗NIED领域中。经过微球化的水凝胶方便运输和存储，保质期达到24-36个月，且以固体的形式保存，方便运输。
本发明制备方法简单，原料来源广，制得的改性水凝胶具有生物相容性和可降解性，微球化后，能显著提高水凝胶的保存时间，且方便运输。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一 种改性水凝胶微球，其特征在于，所述改性水凝胶为海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶，由海藻酸钠和岩藻多糖在钙离子的存在下交联得到；所述海藻酸钠和岩藻多糖的质量比为2：（1-5）；
该改性水凝胶微球为壳-核结构，以二氧化硅为壳，以海藻酸钙/岩藻多糖水凝胶为核，所述微球粒径在200-250nm之间；
所述改性水凝胶微球的制备方法包括以下步骤：
S1. 水相的制备：配制1-3%w/v海藻酸钠溶液，加入1-5%w/v岩藻多糖，加入表面活性剂和致孔剂，搅拌溶解，得到水相；
S2. 油相的制备：将硅烷偶联剂和正硅酸烷基酯溶于有机溶剂中，搅拌溶解，得到油相；
S3. 改性水凝胶微球的制备：将步骤S1中所述水相加入步骤S2中所述油相中，加入26-30wt%浓氨水和2-5%w/v氯化钙溶液，调节pH为9-10，乳化，反应2-5h后，过滤，用去离子水洗涤，干燥，得到改性水凝胶微球。
2.根据权利要求1所述改性水凝胶微球，其特征在于，所述微球粒径在220-240nm之间。
3.根据权利要求1所述改性水凝胶微球，其特征在于，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、硬脂酸钠中的一种；所述致孔剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚和失水山梨醇脂肪酸酯中的一种。
4.根据权利要求1所述改性水凝胶微球，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH602、KH792中的一种或几种混合；所述正硅酸烷基酯选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的一种或两种组合；所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、乙酸乙酯、吡啶中的一种或几种混合。
5.根据权利要求1所述改性水凝胶微球，其特征在于，所述海藻酸钠、岩藻多糖、表面活性剂和致孔剂的质量比为20：（10-50）：（1-3）：1。
6.根据权利要求1所述改性水凝胶微球，其特征在于，所述硅烷偶联剂和正硅酸烷基酯质量比为（1-3）：100。
7.一种如权利要求1所述改性水凝胶微球在制备外泌体载体、制备治疗神经损伤性勃起功能障碍的药物中的应用。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113647610A (zh) * 2021-07-21 2021-11-16 大连工业大学 一种岩藻多糖混合凝胶的制备方法
CN114468082A (zh) * 2021-12-23 2022-05-13 潍坊科技学院 一种茶叶保鲜剂及其制备方法
CN115429931B (zh) * 2022-10-24 2023-08-15 山东爱基康健康科技有限公司 一种包含外泌体的壳聚糖水凝胶敷料及其制备方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07215990A (ja) * 1994-02-01 1995-08-15 Tousa Kogaku Kenkyusho:Kk フコイダンオリゴ糖組成物
JP2000239302A (ja) * 1999-02-17 2000-09-05 Okinawa Hakko Kagaku:Kk フコイダンの抽出方法
CN1628861A (zh) * 2003-12-18 2005-06-22 中国科学院大连化学物理研究所 壳聚糖－海藻酸钙凝胶微球软组织增强材料及制法和应用
CN103755824A (zh) * 2013-12-26 2014-04-30 青岛福创环境科技有限公司 一种酶法提取海藻中岩藻多糖的工艺
CN104195128A (zh) * 2014-08-15 2014-12-10 山东西王糖业有限公司 海藻酸钠二氧化硅杂化凝胶固定化糖化酶的方法及应用
CN105251045A (zh) * 2015-10-20 2016-01-20 青岛明月生物医用材料有限公司 一种含岩藻多糖的生物医用水凝胶及其制备方法
CN105497964A (zh) * 2015-12-17 2016-04-20 青岛明月生物医用材料有限公司 一种岩藻多糖-海藻酸盐海绵及其制备方法
CN106674555A (zh) * 2016-12-28 2017-05-17 西南交通大学 一种用于稳定油包水型皮克林乳液的海藻酸钙复合微球及其制备方法
CN106866834A (zh) * 2017-03-16 2017-06-20 山东省食品发酵工业研究设计院 一种制备高效定制分子量的褐藻糖胶的方法及其应用
CN110437288A (zh) * 2019-09-02 2019-11-12 中国海洋大学 一种新型海参岩藻多糖及其制备方法和应用
KR20190131779A (ko) * 2018-05-17 2019-11-27 곽철우 성게 유도용 조성물 및 그 제조 방법
CN111407739A (zh) * 2020-04-17 2020-07-14 南京鼓楼医院 一种具有肿瘤微环境响应性的载药微球制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070003669A1 (en) * 2005-06-02 2007-01-04 Troy Kearl Fucoidan delivery system
KR20150125732A (ko) * 2005-12-19 2015-11-09 파마인 코포레이션 치료제를 전달하기 위한 소수성 코어 담체 조성물, 이 조성물의 제조 방법 및 그 조성물의 이용 방법
CN100436525C (zh) * 2006-02-16 2008-11-26 武汉理工大学 一种海藻酸钠/壳聚糖共混凝胶粒的制备方法
EP3747911A4 (en) * 2018-02-01 2021-03-24 Nissan Chemical Corporation FUNCTIONAL PARTICLE OF POLYSACCHARIDE
CN111569798B (zh) * 2020-05-27 2021-08-17 中山大学 一种可降解核壳式氧化海藻酸钙凝胶微球及其制备方法和应用

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07215990A (ja) * 1994-02-01 1995-08-15 Tousa Kogaku Kenkyusho:Kk フコイダンオリゴ糖組成物
JP2000239302A (ja) * 1999-02-17 2000-09-05 Okinawa Hakko Kagaku:Kk フコイダンの抽出方法
CN1628861A (zh) * 2003-12-18 2005-06-22 中国科学院大连化学物理研究所 壳聚糖－海藻酸钙凝胶微球软组织增强材料及制法和应用
CN103755824A (zh) * 2013-12-26 2014-04-30 青岛福创环境科技有限公司 一种酶法提取海藻中岩藻多糖的工艺
CN104195128A (zh) * 2014-08-15 2014-12-10 山东西王糖业有限公司 海藻酸钠二氧化硅杂化凝胶固定化糖化酶的方法及应用
CN105251045A (zh) * 2015-10-20 2016-01-20 青岛明月生物医用材料有限公司 一种含岩藻多糖的生物医用水凝胶及其制备方法
CN105497964A (zh) * 2015-12-17 2016-04-20 青岛明月生物医用材料有限公司 一种岩藻多糖-海藻酸盐海绵及其制备方法
CN106674555A (zh) * 2016-12-28 2017-05-17 西南交通大学 一种用于稳定油包水型皮克林乳液的海藻酸钙复合微球及其制备方法
CN106866834A (zh) * 2017-03-16 2017-06-20 山东省食品发酵工业研究设计院 一种制备高效定制分子量的褐藻糖胶的方法及其应用
KR20190131779A (ko) * 2018-05-17 2019-11-27 곽철우 성게 유도용 조성물 및 그 제조 방법
CN110437288A (zh) * 2019-09-02 2019-11-12 中国海洋大学 一种新型海参岩藻多糖及其制备方法和应用
CN111407739A (zh) * 2020-04-17 2020-07-14 南京鼓楼医院 一种具有肿瘤微环境响应性的载药微球制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MSC-derived exosomes ameliorate erectile dysfunction by alleviation of corpus cavernosum smooth muscle apoptosis in a rat model of cavernous nerve injury;Xi Ouyang等;《Stem Cell Research & Therapy》;20181231(第9期);摘要 *
Puvanan Karunanithi等.Three dimensional alginate-fucoidan composite hydrogel augments the chondrogenic differentiation of mesenchymal stromal cells.《Carbohydrate Polymers》.2016,第147卷 *
Three dimensional alginate-fucoidan composite hydrogel augments the chondrogenic differentiation of mesenchymal stromal cells;Puvanan Karunanithi等;《Carbohydrate Polymers》;20160402;第147卷;第2.2节 *
海藻酸盐修饰的药物载体的制备及应用;董丽娟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20110930(第9期);第22页第3段 *

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