CN113952507A - 一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料及其制备方法 - Google Patents

一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水凝胶技术领域，尤其涉及一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料及其制备方法，解决了现有技术中先进的水凝胶是以聚硅酮单体来制成聚硅酮水凝胶，其透氧性较传统的水凝胶高，然而，聚硅酮水凝胶却存在弹性不足，所制成的水凝胶无法满足使用者舒适的需求的问题。一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料及其制备方法，包括水凝胶生物材料以端基功能化的水溶性聚醚高分子为第一组分，以氨基功能化的大分子为第二组分，然后将第一组分和第二组分通过注射器快速均匀混合得到。本发明有效提高了水凝胶的的弹性，提高水凝胶的适用性，可满足使用者的舒适度。

Description

一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水凝胶技术领域，尤其涉及一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料及其制备方法。
背景技术
水凝胶是一种水合交联高分子，性质柔软，能保持一定的形状，并且可以吸收大量的水，水凝胶不溶于水，但能在水中溶胀，由于其具有高含水量、优良的溶胀性能、良好的生物相容性、高渗透性和 3D网状结构被广泛应用于组织工程、创伤修复及再生医学等领域水凝胶通常具有透氧性和生物适应性，因此，非常适合用来制造医用生物材料。
但是，先进的水凝胶是以聚硅酮单体来制成聚硅酮水凝胶，其透氧性较传统的水凝胶高，然而，聚硅酮水凝胶却存在弹性不足，所制成的水凝胶无法满足使用者舒适的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料及其制备方法，解决了现有技术中先进的水凝胶是以聚硅酮单体来制成聚硅酮水凝胶，其透氧性较传统的水凝胶高，然而，聚硅酮水凝胶却存在弹性不足，所制成的水凝胶无法满足使用者舒适的需求的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料及其制备方法，包括水凝胶生物材料以端基功能化的水溶性聚醚高分子为第一组分，以氨基功能化的大分子为第二组分，然后将第一组分和第二组分通过注射器快速均匀混合得到；其中：所述第一组分的端基功能化的水溶性聚醚高分子的质量百分数为4～13％，所述第二组分的富含氨基的大分子的质量百分数为2～8％，所述水凝胶由制备所述水凝胶的原料与水按照质量比1：(3.4～5.1)直接混合并加热后冷却而得，所述制备所述水凝胶的原料包括2份的海藻酸钠、8份的丙烯酰胺、0.0997 份～0.1659份的硫酸钙、0.00075份～0.00225份的光交联剂、0.04 份～0.12份的光引发剂、0.04份～0.12份催化剂、及0.08～0.15 份的氯化镁溶液。
组分里可加上氯化镁溶液(加上氯化镁溶液可调节骨骼长入)，比例选择适当范围。
优选的，所述第一组分为端基为NHS羧酸酯基团的功能化聚醚高分子，具体为线性、多臂或树枝状的功能化聚乙二醇高分子中任一种。
优选的，所述第二组分为富含氨基的天然或化学改性或合成高分子中任一种，具体为壳聚糖及化学改性壳聚糖、多聚赖氨酸、氨基改性胶原蛋白或聚醚胺中任一种。
优选的，所述第二组分为富含氨基的富含氨基的天然或化学改性或合成高分子，其中，壳聚糖或化学改性壳聚糖的分子量为120kDa～ 149kDa；多聚赖氨酸的分子量为3.7kDa～9kDa；氨基改性胶原蛋白的分子量为90kDa～99kDa；聚醚胺的分子量为3kDa～18kDa。
优选的，所述光引发剂选自2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮和二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的至少一种。
优选的，所述海藻酸钠与所述丙烯酰胺的质量之比为1：7.6～8，所述海藻酸钠与所述硫酸钙的质量之比为1.1：0.1160～0.1658。
优选的，以质量份数计，制备所述水凝胶的原料包括1份的海藻酸钠、8份～8.3份的丙烯酰胺、0.0999份～0.1490份的硫酸钙、 0.00076份～0.001870份的光交联剂、0.05份～0.09份的光引发剂及0.05份～0.089份催化剂。
一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料的制备方法，具体步骤为：将第一组分和第二组分通过注射器快速均匀混合，其中：所述第一组分与第二组分快速混合时固含量之比为5:3～1:8；然后经灭菌处理，封装后得到所需产品。
本发明至少具备以下有益效果：
有效提高了水凝胶的弹性，提高水凝胶的适用性，可满足使用者的舒适度。
本发明还具备以下有益效果：
1、双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料精度较高，体现为双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料精密度小于0.1mm，同时均具有不低于4倍的拉伸倍数，通过氯化镁溶液的添加有助于加强骨骼和牙齿，防止血液凝结同时可以预防严重疾病，如心脏病，骨质疏松等。
2、双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料的制备方法所需的设备简单，工艺步骤简捷，原料易获得，易实现工业化生产。
3、双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料，可在金属骨科植入物植入体内时，注射使用，在具有良好弹性的同时，能够调控新生骨组织的生长，有利于假体的早期的稳定性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料，包括水凝胶生物材料以端基功能化的水溶性聚醚高分子为第一组分，以氨基功能化的大分子为第二组分，然后将第一组分和第二组分通过注射器快速均匀混合得到；其中：所述第一组分的端基功能化的水溶性聚醚高分子的质量百分数为4～13％，所述第二组分的富含氨基的大分子的质量百分数为2～8％，所述水凝胶由制备所述水凝胶的原料与水按照质量比1：(3.4～5.1)直接混合并加热后冷却而得，所述制备所述水凝胶的原料包括2份的海藻酸钠、8份的丙烯酰胺、0.0997份～0.1659 份的硫酸钙、0.00075份～0.00225份的光交联剂、0.04份～0.12份的光引发剂、0.04份～0.12份催化剂、及0.08～0.15份的氯化镁溶液，有效提高了水凝胶的弹性，提高水凝胶的适用性，可满足使用者的舒适度，通过氯化镁溶液的添加有助于加强骨骼和牙齿，防止血液凝结同时可以预防严重疾病，如心脏病，骨质疏松等。
实施例二
所述第一组分为端基为NHS羧酸酯基团的功能化聚醚高分子，具体为线性、多臂或树枝状的功能化聚乙二醇高分子中任一种，所述第二组分为富含氨基的天然或化学改性或合成高分子中任一种，具体为壳聚糖及化学改性壳聚糖、多聚赖氨酸、氨基改性胶原蛋白或聚醚胺中任一种，所述第二组分为富含氨基的富含氨基的天然或化学改性或合成高分子，其中，壳聚糖或化学改性壳聚糖的分子量为120kDa～ 149kDa；多聚赖氨酸的分子量为3.7kDa～9kDa；氨基改性胶原蛋白的分子量为90kDa～99kDa；聚醚胺的分子量为3kDa～18kDa，所述光引发剂选自2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮和二苯基(2，4， 6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的至少一种，所述海藻酸钠与所述丙烯酰胺的质量之比为1：7.6～8，所述海藻酸钠与所述硫酸钙的质量之比为1.1：0.1160～0.1658，以质量份数计，制备所述水凝胶的原料包括1份的海藻酸钠、8份～8.3份的丙烯酰胺、0.0999份～0.1490 份的硫酸钙、0.00076份～0.001870份的光交联剂、0.05份～0.09 份的光引发剂及0.05份～0.089份催化剂，双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料精度较高，体现为双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料精密度小于0.1mm，同时均具有不低于4倍的拉伸倍数。
实施例三
一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料的制备方法，将第一组分和第二组分通过注射器快速均匀混合，其中：所述第一组分与第二组分快速混合时固含量之比为5:3～1:8；然后经灭菌处理，封装后得到所需产品，上述双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料的制备方法所需的设备简单，工艺步骤简捷，原料易获得，易实现工业化生产。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料，其特征在于，包括水凝胶生物材料以端基功能化的水溶性聚醚高分子为第一组分，以氨基功能化的大分子为第二组分，然后将第一组分和第二组分通过注射器快速均匀混合得到；其中：所述第一组分的端基功能化的水溶性聚醚高分子的质量百分数为4～13％，所述第二组分的富含氨基的大分子的质量百分数为2～8％，所述水凝胶由制备所述水凝胶的原料与水按照质量比1：(3.4～5.1)直接混合并加热后冷却而得，所述制备所述水凝胶的原料包括2份的海藻酸钠、8份的丙烯酰胺、0.0997份～0.1659份的硫酸钙、0.00075份～0.00225份的光交联剂、0.04份～0.12份的光引发剂、0.04份～0.12份催化剂、及0.08～0.15份的氯化镁溶液。
2.根据权利要求1所述的一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料，其特征在于，所述第一组分为端基为NHS羧酸酯基团的功能化聚醚高分子，具体为线性、多臂或树枝状的功能化聚乙二醇高分子中任一种。
3.根据权利要求1所述的一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料，其特征在于，所述第二组分为富含氨基的天然或化学改性或合成高分子中任一种，具体为壳聚糖及化学改性壳聚糖、多聚赖氨酸、氨基改性胶原蛋白或聚醚胺中任一种。
4.根据权利要求3所述的一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料，其特征在于，所述第二组分为富含氨基的富含氨基的天然或化学改性或合成高分子，其中，壳聚糖或化学改性壳聚糖的分子量为120kDa～149kDa；多聚赖氨酸的分子量为3.7kDa～9kDa；氨基改性胶原蛋白的分子量为90kDa～99kDa；聚醚胺的分子量为3kDa～18kDa。
5.根据权利要求1所述的一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料，其特征在于，所述光引发剂选自2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮和二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料，其特征在于，所述海藻酸钠与所述丙烯酰胺的质量之比为1：7.6～8，所述海藻酸钠与所述硫酸钙的质量之比为1.1：0.1160～0.1658。
7.根据权利要求1所述的一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料，其特征在于，以质量份数计，制备所述水凝胶的原料包括1份的海藻酸钠、8份～8.3份的丙烯酰胺、0.0999份～0.1490份的硫酸钙、0.00076份～0.001870份的光交联剂、0.05份～0.09份的光引发剂及0.05份～0.089份催化剂。
8.一种如权利要求1所述一种双组分可注射型原位功能水凝胶生物材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：将第一组分和第二组分通过注射器快速均匀混合，其中：所述第一组分与第二组分快速混合时固含量之比为5:3～1:8；然后经灭菌处理，封装后得到所需产品。
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