CN114470315A - 一种可注射水凝胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可注射水凝胶的制备方法，属于生物医学工程领域。将钙盐交联剂溶解于去离子水中，得到交联剂溶液；将聚乙烯醇溶解到交联剂溶液中，冷冻后取出，得到第一水凝胶；或者将细菌纤维素加入到交联剂溶液中，细菌纤维素吸涨所述交联剂溶液，得到第一水凝胶；将藻酸盐加入到生理盐水中，得到藻酸盐溶液；将第一水凝胶贴于所述藻酸盐溶液上，第一水凝胶中的交联剂使藻酸盐交联，取下所述第一水凝胶，即得到可注射水凝胶。本发明解决了手术或意外过程中组织缺损时，迅速封闭伤口的问题。

Description

一种可注射水凝胶的制备方法
技术领域
本发明属于生物医学工程领域，更具体地，涉及一种可注射水凝胶的制备方法。
背景技术
高分子水凝胶是理想的载体和细胞外基质。其中，可注射水凝胶因其使用过程中的低损害性和形状可塑性，作为植入材料受到了广泛关注。医生在切除手术过程中，常常会切除各类组织，这些切除的组织形态不规则，并且往往伴随出血或组织塌陷，如何在手术的过程中适时的封闭伤口并且随时观察是急需解决的问题，同时，在大面积切除坏死组织后，如何更快的让受损组织快速修复并恢复功能也是需要解决的问题。
干细胞移植是一种很有前途的组织再生治疗方法，但其低分化和低存活率限制了其临床应用。组织工程是利用细胞、生物材料、生化和理化因素以及工程技术的组合来改进或取代生物组织。多项研究表明，这种组织工程和干细胞技术的结合增强了细胞活力、分化和移植干细胞的治疗效果。单独将干细胞移植到损伤组织中，由于移植细胞存活率低，再生活性降低，治疗效果不佳。干细胞与组织工程技术的结合，克服了干细胞治疗人类疾病的局限性，为损伤组织的再生开辟了一条新的途径。
间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)可以从各种组织中分离出来，如脂肪组织、扁桃体和骨髓。MSCs通过各种TGF-β家族成员的信号转导分子，可分化为成骨细胞、软骨细胞、成肌细胞、脂肪细胞或韧带细胞等间充质系细胞。除了分化潜能，越来越多的证据表明MSCs具有免疫调节功能和促血管生成活性，这有利于组织再生。基于MSC的临床试验已经在世界各地开展，用于各种人类疾病，包括心血管疾病、骨和软骨疾病、神经元疾病和炎症疾病。
组织修复对动物的生存至关重要。皮肤表皮特别容易受到损伤，需要迅速修复。来自不同皮肤区域的不同表皮干细胞与其他类型的细胞(包括成纤维细胞和免疫细胞)的协同作用，是确保伤口高效和和谐愈合所必需的。目前有研究表明，在皮肤缺损模型中，将人工真皮替代物用含有hMSCs与bFGF的培养基浸透后缝合在伤口处可以加速皮肤创面愈合，因为hMSCs分化为上皮细胞。但真皮替代物这种方式在伤口缝合处容易形成疤痕，且液体培养基浸润的敷料存在液体溢出等缺点。
藻酸盐(alginate)是一种从褐藻或细菌中提取的天然线性多糖，由不同比例的β-1,4-连接D-甘露糖醛酸(M)和L-古龙醛酸(G)的重复单元组成。由于其良好的生物相容性和液体吸收能力，被广泛应用于生物医学和工程领域。氯化钙因其安全性和可食用性，是藻酸钠水凝胶离子交联中最常用的交联剂。
聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)是一种可以溶于水的有机化合物，广泛用于粘合剂、乳化剂、胶水等。而医用级的聚乙烯醇是安全的高分子化合物，无毒副作用，其良好的亲水性和生物相容性，常用于伤口敷料和眼部滴眼液。
目前，有研究表明，通过两瓶喷剂，其中一瓶装有海藻酸钠的溶液，另一瓶装有氯化钙溶液，在伤口部位通过喷洒两种溶液形成水凝胶的方式来止血，但这种方式形成的水凝胶表面凹凸不平，并且会在损伤组织周围部分也喷到上述溶液，形成的水凝胶定位不够精准，且多余的氯化钙溶液需要冲洗，因为钙离子浓度过高会对神经有损伤作用，且会导致肌细胞长期处于兴奋状态，发生抽搐。还有研究表明，将hUC-MSCs和胶原混合在海藻酸钠溶液中，并将碳酸钙悬浮液混在上述溶液中，注射在小鼠皮肤伤口处，可以促进小鼠皮肤伤口的修复。但这个方法存在一个缺陷，预先将碳酸钙混在海藻酸钠-细胞混合液中，会导致反应即刻交联，对实验速度要求很高，注射这一步要快，存在边注射边交联的问题，形成的水凝胶平整度和形态可能不规则，存在与组织贴合度不均一的问题，也不适宜储存和随取随用。
为了解决上述问题，我们设计了一种基于海藻酸钠的可注射水凝胶，对于封闭伤口及组织修复具有重要的应用价值和意义。
发明内容
本发明解决了现有技术中喷洒交联剂导致周围组织损伤和预混交联剂导致操作不便及形成的水凝胶形态不规则和组织贴合度不均一的问题。本发明提供了一种可注射水凝胶制备方法，这种水凝胶具有在组织缺损时，迅速封闭伤口的功能，对周围组织无损伤，无需多余清洗步骤，并且具有形状可塑性，与受损组织贴合度高，伤口处组织内部可视性，还具有填充组织的功能。
根据本发明的目的，提供了一种可注射水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将作为交联剂的钙盐溶解于去离子水中，得到交联剂溶液；
(2)将聚乙烯醇溶解到步骤(1)得到的交联剂溶液中，冷冻后取出，得到第一水凝胶；或者将细菌纤维素加入到步骤(1)得到的交联剂溶液中，细菌纤维素吸涨所述交联剂溶液，得到第一水凝胶；
(3)将藻酸盐加入到生理盐水中，得到藻酸盐溶液；将步骤(2)得到的第一水凝胶覆盖贴于所述藻酸盐溶液上，第一水凝胶中的交联剂使藻酸盐交联，取下所述第一水凝胶，即得到可注射水凝胶。
优选地，步骤(1)中，所述钙盐为氯化钙、葡萄酸钙或乳酸钙。
优选地，步骤(1)中，所述交联剂溶液中钙盐的浓度为1g/100ml-3g/100ml。
优选地，步骤(2)中，所述聚乙烯醇或细菌纤维素的质量为交联剂溶液质量的5％-12.5％。
优选地，步骤(3)中，所述藻酸盐溶液中藻酸盐的浓度为0.5g/100ml-1g/100ml。
优选地，所述藻酸盐为海藻酸钠或海藻酸钾。
优选地，步骤(3)中，将藻酸盐加入到生理盐水中得到藻酸盐溶液之后，还包括向所述藻酸盐溶液中加入干细胞或生长因子。
优选地，步骤(1)中，还包括对交联剂溶液进行灭菌的步骤。
优选地，步骤(2)中，将聚乙烯醇或者细菌纤维素灭菌之后再溶解到步骤(1)得到的交联剂溶液中。
优选地，步骤(3)中，将藻酸盐加入到生理盐水中得到藻酸盐溶液之后，还包括对所述藻酸盐溶液进行过滤灭菌的步骤。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
(1)本发明的水凝胶具有可视化的特性，在作为创面敷料时可以很好的观察伤口愈合情况和进程。
(2)这种水凝胶对于伤口的形态没有要求，可以在液态条件下完全覆盖伤口，并且交联形成水凝胶的过程非常迅速，可以作为手术过程中迅速封闭伤口，并且形成的水凝胶表面非常平整和光滑，不会出现凹凸不平的水凝胶以及多余氯化钙溶液存留在组织表面。
(3)本发明的水凝胶具有很好的柔性和弹性，在皮肤的拉伸条件下也不会破碎开裂，具有良好的可视化皮肤敷料的潜力。
(4)本发明的水凝胶具有可降解的性能，在伤口愈合的过程中可以逐步降解，没有长期存在体内无法降解的安全隐患。
(5)本发明优选地，通过将干细胞均匀混合在海藻酸钠溶液中，随后注射在伤口处，以氯化钙-聚乙烯醇水凝胶贴附几分钟即可在伤口处得到干细胞水凝胶，在封闭伤口的同时还能为干细胞提供支架，解决其直接注射体内导致的低分化率和存活率问题。
(6)本发明优选地，交联剂溶液中钙盐的浓度为1g/100ml-3g/100ml，钙盐浓度越高，交联速度越快，形成的水凝胶柔性越小，刚性越强；钙盐浓度越低，形成的水凝胶柔性越好，但刚性越弱；考虑到钙离子浓度过高，会对细胞造成损伤，浓度为1g/100ml-3g/100ml柔性和刚性均较好。
(7)本发明优选地，聚乙烯醇或细菌纤维素的质量比上交联剂溶液的质量为5％-12.5％，于聚乙烯醇而言，当质量比小于5％，形成的水凝胶太软，无法形成完整的水凝胶，当质量比高于12.5％时，聚乙烯醇的加热搅拌溶于水的过程中容易形成大量的气泡，形成的水凝胶内含有气泡，且水凝胶拉伸性能会变差。因此，综合而言，10％的浓度是最好的优选条件。
(8)本发明优选地，海藻酸盐溶液中海藻酸盐的浓度为0.5g/100ml-1g/100ml。海藻酸钠浓度越高，形成的水凝胶强度越强，柔性越弱，透明度越低；海藻酸钠浓度越低，水凝胶越柔软，强度越弱，水凝胶越透明。选择该浓度范围，是因为浓度太高会导致海藻酸钠不易溶解，并且不易使用过滤灭菌的方式对海藻酸钠溶液灭菌。
附图说明
图1为本发明体外模型成胶过程示意图。
图2为本发明在体外各种软硬程度不同的组织的成胶过程图。
图3为干细胞在海藻酸钙水凝胶中的共聚焦显微镜图片。
图4为本发明在SD大鼠皮肤创面的成胶过程图。
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，以下结合附图及实施例，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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明一种可注射水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钙盐交联剂溶解于去离子水中，得到交联剂溶液；
(2)将聚乙烯醇溶解到步骤(1)得到的交联剂溶液中，冷冻后置于室温，融化后得到第一水凝胶；或者将细菌纤维素加入到步骤(1)得到的交联剂溶液中，使交联剂溶液被细菌纤维素吸涨，得到第一水凝胶；该步骤可以将交联剂均匀的存贮在第一水凝胶中，并且第一水凝胶的亲肤性和贴肤性可以很好的包裹和覆盖在伤口上；
(3)将藻酸盐加入到生理盐水中，得到藻酸盐溶液；将步骤(2)得到的第一水凝胶贴于所述藻酸盐溶液上，第一水凝胶中的交联剂使藻酸盐交联，取下所述第一水凝胶，即得到用于封闭伤口的可注射水凝胶。该步骤中通过第一水凝胶很好的柔性，可以很好的覆盖住缺口，并且交联剂可以迅速的从上至下交联藻酸盐液，形成平整、光滑、闭合的用于封闭伤口的可注射水凝胶。
一些实施例中，步骤(1)中，还包括对交联剂溶液进行高温高压灭菌的步骤。
一些实施例中，步骤(2)中，将聚乙烯醇或者细菌纤维素灭菌之后再溶解到步骤(1)得到的交联剂溶液中。
一些实施例中，步骤(3)中，将藻酸盐加入到生理盐水中得到藻酸盐溶液之后，还包括对所述藻酸盐溶液用0.22μm滤器进行滤膜灭菌。
一些实施例中，步骤(3)中，将提前培养好的干细胞用胰蛋白酶消化，用所述藻酸盐溶液重悬，得到干细胞重悬液。
一些实施例中，步骤(3)中，将提前培养好的细胞用胰蛋白酶消化，用所述藻酸盐溶液重悬，得到细胞重悬液，将所述细胞重悬液注射于缺口处，将所述第一水凝胶贴于所述缺口处，一段时间后，取下所述第一水凝胶，在缺口处即得用于封闭伤口的注射水凝胶。该步骤的目的是将干细胞封存在用于封闭伤口的注射水凝胶内，可以为干细胞移植体内提供一个三维组织支架，提高细胞存活率。
实施例1
一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量体积比(w/v)为1％称取CaCl2粉末溶解于去离子水中，高温高压灭菌成为1％(1g/100ml)CaCl2溶液；
(2)称取10g PVA粉末于蓝口瓶中，高温高压灭菌后，加入90g上述1％CaCl2溶液，加热磁力搅拌至完全溶解，形成PVA-CaCl2溶液，吸取一定体积的上述溶液置于一定规格的容器里，冷冻一段时间后置于室温，融化后即得PVA-CaCl2水凝胶；
(3)按照质量体积比(w/v)为0.5％(0.5g/100ml)称取海藻酸钠粉末溶解于0.9％生理盐水中，溶解充分后用0.22μm滤器灭菌，形成海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液；为了更清楚的说明本发明，本实施例及后续实施例2-9中均在生理盐水中滴加少许酚红试剂以显色；
(4)如图1所示，将上述海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液注射于缺口处，将PVA-CaCl2水凝胶贴附于缺口上，一段时间后，取下该水凝胶，在缺口处即得海藻酸钙水凝胶。从图1可以看到，贴附的水凝胶中不含CaCl2则无法形成凝胶，倒置后缺口内的液体会流出，无法像含有1％CaCl2的组别一样形成水凝胶嵌合在缺口处，以达到在创面处封闭伤口的作用。
实施例2
一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量体积比(w/v)为3％称取CaCl2粉末溶解于去离子水中，高温高压灭菌成为3％CaCl2(3g/100ml)溶液；
(2)称取10g PVA粉末于蓝口瓶中，高温高压灭菌后，加入90g上述3％CaCl2溶液，加热磁力搅拌至完全溶解，形成PVA-CaCl2溶液，吸取一定体积的上述溶液置于一定规格的容器里，冷冻一段时间后置于室温，融化后即得PVA-CaCl2水凝胶；
(3)按照质量体积比(w/v)为0.5％(0.5g/100ml)称取海藻酸钠粉末溶解于0.9％生理盐水中，溶解充分后用0.22μm滤器灭菌，形成海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液；
(4)如图1所示，将上述海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液注射于缺口处，将PVA-CaCl2水凝胶贴附于缺口上，一段时间后，取下该水凝胶，在缺口处即得海藻酸钙水凝胶。从图1可以看到，贴附的水凝胶中不含CaCl2则无法形成凝胶，倒置后缺口内的液体会流出，无法像含有3％CaCl2的组别一样形成水凝胶嵌合在缺口处，以达到在创面处封闭伤口的作用。与实施例1中不同的是，3％CaCl2组形成的水凝胶比1％CaCl2组形成的水凝胶刚性更强，但柔性不如实施例1。
实施例3
一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量体积比(w/v)为2％称取CaCl2粉末溶解于去离子水中，高温高压灭菌成为2％CaCl2(2g/100ml)溶液；
(2)称取10g PVA粉末于蓝口瓶中，高温高压灭菌后，加入90g上述2％CaCl2溶液，加热磁力搅拌至完全溶解，形成PVA-CaCl2溶液，吸取一定体积的上述溶液置于一定规格的容器里，冷冻一段时间后置于室温，融化后即得PVA-CaCl2水凝胶；
(3)按照质量体积比(w/v)为0.5％(0.5g/100ml)称取海藻酸钠粉末溶解于0.9％生理盐水中，溶解充分后用0.22μm滤器灭菌，形成海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液；
(4)将上述海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液注射于缺口处，将PVA-CaCl2水凝胶贴附于缺口上，一段时间后，取下该水凝胶，在缺口处即得海藻酸钙水凝胶。与实施例1、2中不同的是，2％CaCl2组形成的水凝胶刚性和柔性相对适中。
实施例4
一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量体积比(w/v)为1％称取CaCl2粉末溶解于去离子水中，高温高压灭菌成为1％CaCl2(1g/100ml)溶液；
(2)称取10g PVA粉末于蓝口瓶中，高温高压灭菌后，加入90g上述1％CaCl2溶液，加热磁力搅拌至完全溶解，形成PVA-CaCl2溶液，吸取一定体积的上述溶液置于一定规格的容器里，冷冻一段时间后置于室温，融化后即得PVA-CaCl2水凝胶；
(3)按照质量体积比(w/v)为1％(1g/100ml)称取海藻酸钠粉末溶解于0.9％生理盐水中，溶解充分后用0.22μm滤器灭菌，形成海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液；海藻酸钠的质量不可以超过1％，不然形成的溶液无法顺利通过滤器灭菌；与上述实施例中不同，增加海藻酸钠的浓度可以提高缺口中液体的黏度，在低浓度CaCl2的条件下，同样可以增加后续海藻酸钙水凝胶的刚性。
(4)将上述海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液注射于缺口处，将PVA-CaCl2水凝胶贴附于缺口上，一段时间后，取下该水凝胶，在缺口处即得海藻酸钙水凝胶。
实施例5
一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量体积比(w/v)为1％称取CaCl2粉末溶解于去离子水中，高温高压灭菌成为1％CaCl2(1g/100ml)溶液；
(2)称取10g PVA粉末于蓝口瓶中，高温高压灭菌后，加入90g上述1％CaCl2溶液，加热磁力搅拌至完全溶解，形成PVA-CaCl2溶液，吸取一定体积的上述溶液置于一定规格的容器里，冷冻一段时间后置于室温，融化后即得PVA-CaCl2水凝胶；
(3)按照质量体积比(w/v)为0.75％(0.75g/100ml)称取海藻酸钠粉末溶解于0.9％生理盐水中，溶解充分后用0.22μm滤器灭菌，形成海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液；
(4)将上述海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液注射于缺口处，将PVA-CaCl2水凝胶贴附于缺口上，一段时间后，取下该水凝胶，在缺口处即得海藻酸钙水凝胶。
实施例6
一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量体积比(w/v)为1％称取CaCl2粉末溶解于去离子水中，高温高压灭菌成为1％CaCl2(1g/100ml)溶液；
(2)称取5g PVA粉末于蓝口瓶中，高温高压灭菌后，加入95g上述1％CaCl2溶液，加热磁力搅拌至完全溶解，形成PVA-CaCl2溶液，吸取一定体积的上述溶液置于一定规格的容器里，冷冻一段时间后置于室温，融化后即得PVA-CaCl2水凝胶；
(3)按照质量体积比(w/v)为0.5％(0.5g/100ml)称取海藻酸钠粉末溶解于0.9％生理盐水中，溶解充分后用0.22μm滤器灭菌，形成海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液；
(4)将上述海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液注射于缺口处，将PVA-CaCl2水凝胶贴附于缺口上，一段时间后，取下该水凝胶，在缺口处即得海藻酸钙水凝胶。
实施例7
一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量体积比(w/v)为1％称取CaCl2粉末溶解于去离子水中，高温高压灭菌成为1％CaCl2(1g/100ml)溶液；
(2)称取12.5g PVA粉末于蓝口瓶中，高温高压灭菌后，加入87.5g上述1％CaCl2溶液，加热磁力搅拌至完全溶解，形成PVA-CaCl2溶液，吸取一定体积的上述溶液置于一定规格的容器里，冷冻一段时间后置于室温，融化后即得PVA-CaCl2水凝胶；
(3)按照质量体积比(w/v)为0.5％(0.5g/100ml)称取海藻酸钠粉末溶解于0.9％生理盐水中，溶解充分后用0.22μm滤器灭菌，形成海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液；
(4)将上述海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液注射于缺口处，将PVA-CaCl2水凝胶贴附于缺口上，一段时间后，取下该水凝胶，在缺口处即得海藻酸钙水凝胶。
实施例8
一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量体积比(w/v)为1％称取CaCl2粉末溶解于去离子水中，高温高压灭菌成为1％CaCl2(1g/100ml)溶液；
(2)称取5g细菌纤维素于蓝口瓶中，高温高压灭菌后，加入95g上述1％CaCl2溶液，加热磁力搅拌至完全溶解，形成PVA-CaCl2溶液，吸取一定体积的上述溶液置于一定规格的容器里，冷冻一段时间后置于室温，融化后即得PVA-CaCl2水凝胶；
(3)按照质量体积比(w/v)为0.5％(0.5g/100ml)称取海藻酸钠粉末溶解于0.9％生理盐水中，溶解充分后用0.22μm滤器灭菌，形成海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液；
(4)将上述海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液注射于缺口处，将PVA-CaCl2水凝胶贴附于缺口上，一段时间后，取下该水凝胶，在缺口处即得海藻酸钙水凝胶。
实施例9
一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量体积比(w/v)为1％称取CaCl2粉末溶解于去离子水中，高温高压灭菌成为1％CaCl2(1g/100ml)溶液；
(2)称取10g PVA粉末于蓝口瓶中，高温高压灭菌后，加入90g上述1％CaCl2溶液，加热磁力搅拌至完全溶解，形成PVA-CaCl2溶液，吸取一定体积的上述溶液置于一定规格的容器里，冷冻一段时间后置于室温，融化后即得PVA-CaCl2水凝胶；
(3)按照质量体积比(w/v)为1％(1g/100ml)称取海藻酸钠粉末溶解于0.9％生理盐水中，溶解充分后用0.22μm滤器灭菌，形成海藻酸钠-0.9％生理盐水溶液；
(4)如图2所示，将提前培养好的干细胞用胰蛋白酶消化，用海藻酸钠-0.9％生理盐水重悬，得到细胞重悬液，将细胞重悬液注射于组织缺损处，将PVA-CaCl2水凝胶贴于缺口处，5分钟后，取下PVA-CaCl2水凝胶，在缺口处即可得海藻酸钙-细胞水凝胶。我们选取了猪的不同软硬程度的组织进行实验，从图2可以看到，从最硬的组织骨到最软的组织肝脏，该水凝胶都可以很好的封闭缺损部位，并且可以通过水凝胶看见组织内部情况，这些都提示本发明具有手术过程中快速封闭缺损组织的潜能，并且干细胞可以帮助缺损组织更快的重建再生。
实施例10：海藻酸钙-细胞水凝胶的生物相容性实验
为了验证本发明水凝胶的生物安全性，我们通过图1中的体外模型将干细胞封锁在海藻酸钙水凝胶里面，然后将水凝胶置于盛有细胞培养基的培养皿内，培养基中的营养成分可以通过凝胶中的孔隙渗透进水凝胶内部，为细胞提供养分以生长。在水凝胶置于细胞培养基一天后，弃掉培养基，用无菌的pH＝7.4的PBS溶液洗涤水凝胶两次，以去除水凝胶表面残留的培养基，通过Calcein-AM/PI双染细胞方法检测水凝胶中的活细胞和死细胞，其中Calcein-AM染活细胞，细胞呈绿色，PI染死细胞，细胞呈红色。本实施例中将实施例9中制备的海藻酸钙-细胞水凝胶按上述方法处理后，通过共聚焦显微镜拍摄照片显示，在培养一天后，水凝胶中的干细胞几乎都是存活的(绿色)，如图3中的a所示，说明外界营养物质可以进入水凝胶支持干细胞的存活，为了验证该水凝胶支架的长期生物相容性，通过相同的方法，拍摄了干细胞在水凝胶里封闭4天后的存活情况，如图3中的b所示，封闭在水凝胶内的干细胞仍然大量存活，这为干细胞在体内长期存活提供了依据。
实施例11：海藻酸钙-细胞水凝胶的皮肤损伤示意实验
为了进一步探讨本发明在皮肤创面应用上的可能性，我们选择SD(SpragueDawley)大鼠的全皮层损伤模型进行实验。从图4可以看到本发明用于伤口封闭的整个过程，图4中的a为全皮层损伤，图4中的b为在全皮层缺口处注射海藻酸钠-0.9％生理盐水的细胞悬液，图4中的c为将PVA-CaCl2水凝胶贴附在缺口上，等待5分钟后，图4中的d为在皮肤缺损处形成的海藻酸钙-细胞水凝胶。可以通过图4中的d看到形成水凝胶表面平整光滑且透明，方便观察伤口愈合的过程。
本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将作为交联剂的钙盐溶解于去离子水中，得到交联剂溶液；
(2)将聚乙烯醇溶解到步骤(1)得到的交联剂溶液中，冷冻后取出，得到第一水凝胶；或者将细菌纤维素加入到步骤(1)得到的交联剂溶液中，细菌纤维素吸涨所述交联剂溶液，得到第一水凝胶；
(3)将藻酸盐加入到生理盐水中，得到藻酸盐溶液；将步骤(2)得到的第一水凝胶覆盖贴于所述藻酸盐溶液上，第一水凝胶中的交联剂使藻酸盐交联，取下所述第一水凝胶，即得到可注射水凝胶。
2.如权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钙盐为氯化钙、葡萄酸钙或乳酸钙。
3.如权利要求1或2所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述交联剂溶液中钙盐的浓度为1g/100ml-3g/100ml。
4.如权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚乙烯醇或细菌纤维素的质量为交联剂溶液质量的5％-12.5％。
5.如权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述藻酸盐溶液中藻酸盐的浓度为0.5g/100ml-1g/100ml。
6.如权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，所述藻酸盐为海藻酸钠或海藻酸钾。
7.如权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将藻酸盐加入到生理盐水中得到藻酸盐溶液之后，还包括向所述藻酸盐溶液中加入干细胞或生长因子。
8.如权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，还包括对交联剂溶液进行灭菌的步骤。
9.如权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将聚乙烯醇或者细菌纤维素灭菌之后再溶解到步骤(1)得到的交联剂溶液中。
10.如权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将藻酸盐加入到生理盐水中得到藻酸盐溶液之后，还包括对所述藻酸盐溶液进行过滤灭菌的步骤。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070275030A1 (en) * 2006-05-25 2007-11-29 The General Hospital Corporation Dba Massachusetts General Hospital Anti-cross-linking agents and methods for inhibiting cross-linking of injectable hydrogel formulations
CN103536954A (zh) * 2013-10-22 2014-01-29 山东颐诺生物科技有限公司 一种交联海藻酸-细菌纤维素海绵及其制备方法
CN106693031A (zh) * 2015-11-16 2017-05-24 天津工业大学 一种可以控制伤口pH值的智能敷料及其制备方法
CN107254056A (zh) * 2017-06-28 2017-10-17 中国科学院生态环境研究中心 一种自愈合聚乙烯醇‑海藻酸盐双网络凝胶及其制备方法
CN109260508A (zh) * 2018-08-08 2019-01-25 华南理工大学 一种具有促进皮肤成纤维细胞增殖功能性的聚乙烯醇/海藻酸钠水凝胶的制备方法
CN110124098A (zh) * 2019-06-06 2019-08-16 东华大学 一种细菌纤维素/海藻酸钠/聚乙烯醇复合抗菌敷料及其制备方法
CN113248736A (zh) * 2021-05-31 2021-08-13 华中科技大学 一种抗黏连水凝胶及制备方法与制备表皮创伤敷料的应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070275030A1 (en) * 2006-05-25 2007-11-29 The General Hospital Corporation Dba Massachusetts General Hospital Anti-cross-linking agents and methods for inhibiting cross-linking of injectable hydrogel formulations
CN103536954A (zh) * 2013-10-22 2014-01-29 山东颐诺生物科技有限公司 一种交联海藻酸-细菌纤维素海绵及其制备方法
CN106693031A (zh) * 2015-11-16 2017-05-24 天津工业大学 一种可以控制伤口pH值的智能敷料及其制备方法
CN107254056A (zh) * 2017-06-28 2017-10-17 中国科学院生态环境研究中心 一种自愈合聚乙烯醇‑海藻酸盐双网络凝胶及其制备方法
CN109260508A (zh) * 2018-08-08 2019-01-25 华南理工大学 一种具有促进皮肤成纤维细胞增殖功能性的聚乙烯醇/海藻酸钠水凝胶的制备方法
CN110124098A (zh) * 2019-06-06 2019-08-16 东华大学 一种细菌纤维素/海藻酸钠/聚乙烯醇复合抗菌敷料及其制备方法
CN113248736A (zh) * 2021-05-31 2021-08-13 华中科技大学 一种抗黏连水凝胶及制备方法与制备表皮创伤敷料的应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
贺永等: "《生物3D打印：从医疗辅具制造到细胞打印》", 31 January 2019, 华中科技大学出版社 *
邹小兵等: "聚乙烯醇/海藻酸钙水凝胶的制备及其力学性能研究", 《化工新型材料》 *

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