CN117563059A - 多糖基水凝胶支架及其制备方法和应用 - Google Patents

多糖基水凝胶支架及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN117563059A
CN117563059A CN202311532031.7A CN202311532031A CN117563059A CN 117563059 A CN117563059 A CN 117563059A CN 202311532031 A CN202311532031 A CN 202311532031A CN 117563059 A CN117563059 A CN 117563059A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polysaccharide
litholytic
solution
hydrogel
based hydrogel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311532031.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王世革
杨佳浩
邹文斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN202311532031.7A priority Critical patent/CN117563059A/zh
Publication of CN117563059A publication Critical patent/CN117563059A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/08Materials for coatings
    • A61L31/10Macromolecular materials
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/08Materials for coatings
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/14Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L31/145Hydrogels or hydrocolloids
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/14Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L31/146Porous materials, e.g. foams or sponges
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/14Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L31/148Materials at least partially resorbable by the body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/14Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L31/16Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/60Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
    • A61L2300/602Type of release, e.g. controlled, sustained, slow
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/60Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
    • A61L2300/606Coatings
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2420/00Materials or methods for coatings medical devices
    • A61L2420/02Methods for coating medical devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2420/00Materials or methods for coatings medical devices
    • A61L2420/06Coatings containing a mixture of two or more compounds

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多糖基水凝胶支架及其制备方法和溶石效能的应用研究。本发明利用甲基丙烯酰化多糖和溶石药物复合溶液在光引发剂和紫外线的作用下发生双键聚合反应的性质,提供了一种能够实现快速原位成胶的胰管溶石用多糖基水凝胶支架的制备方法。本发明利用多巴胺(DA)在Tris‑HCl溶液中的氧化自聚合,将儿茶酚氧化为儿茶酚醌,从而对支架进行表面修饰,通过苯醌基团与水凝胶中化学基团的相互作用,进而与水凝胶进行牢固地交联。本发明制备的多糖基水凝胶支架具有良好的生物相容性,合适的生物降解性和药物缓释特性,可被应用于胰管溶石、胆管溶石等体内结石类症状。

Description

多糖基水凝胶支架及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于生物医用材料领域,涉及一种多糖基水凝胶,具体来说是一种基于多糖的药物洗脱内镜水凝胶支架及其制备方法和溶石效能研究。
背景技术
正常人群中胰管结石的总发病率不超过1%,而慢性胰腺炎病人中约90%伴有胰管结石。慢性胰腺炎是一种胰腺组织进行性不可逆的慢性炎症性疾病,胰管结石是慢性胰腺炎的特征性病理表现。据报道,临床上50%-90%的患者胰腺会发生钙化。胰管结石会加重胰管梗阻,导致胰管高压、胰腺实质组织压力增高甚至局部缺血,影响病人的工作和生活。此外,胰管结石会加重慢性胰腺炎并损害胰腺内外分泌功能。长期结石刺激胰管可诱发胰腺癌。目前,胰管结石的治疗方法主要包括体外震波碎石治疗、内镜治疗、外科手术治疗等。慢性胰腺炎患者常伴随胰管狭窄,因此,需植入胰管支架扩张胰管通畅引流。但上述治疗方法存在主胰管结石移除不彻底、结石复发、支架梗阻等问题。
胰管结石的主要无机成分为碳酸钙,既往体外研究显示柠檬酸盐、酒石酸、二甲双酮等对胰管结石有一定溶石作用,但通过将上述药物注入十二指肠等方式进行溶石的效果有限。实验和临床研究表明,柠檬酸盐在溶解酒精性病因和慢性胰腺炎患者胰管中的钙化和蛋白质阻塞方面有一定作用。当这些化合物直接使用时,结石溶解得较快。到目前为止,在临床研究中使用柠檬酸盐溶解结石经口腔进行,中期结果令人满意,从一定程度上控制了腹痛,X光片上也可以发现病变部位阴影消除。曾有研究通过直接往胰管结石患者的胰管内持续输入柠檬酸盐,并通过接下来的影像学检查观察患者胰管结石密度,对柠檬酸盐的胰腺溶石效果进行了探讨,证实了柠檬酸盐对于胰管结石良好的溶解效果。然而,采取直接灌注柠檬酸盐溶石的手术过程漫长,加剧了病人的痛苦,并且术后胰管结石复发的问题依然存在。
除了口服药物外,胰管支架置入术是治疗胰腺结石的另外一种主要方案。目前,治疗慢性胰腺炎的内镜支架主要包括塑料胰管支架和全覆膜自膨胀金属支架。作为治疗胰腺结石的一种有效的桥接疗法,药物洗脱支架治疗胰腺结石比单独使用支架可能有更好的疗效。
发明内容
基于当前社会对新型胰管支架的需求,本发明以水凝胶涂覆支架为研究基础,制备了高分子-溶石药物修饰的药物洗脱胰管支架,并研究药物洗脱胰管支架的溶石效能。本发明中用于胰腺结石介入治疗的药物洗脱水凝胶支架的研制,将支架介入治疗、溶石药物定向缓慢释放、药物副作用低等优点整合为一体,大幅提升了普通支架治疗慢性胰腺炎和胰腺结石的效果,降低主胰管结石移除不彻底、结石复发、支架梗阻等术后问题的发生概率,对于慢性胰腺炎和胰腺结石的治疗具有重要的临床价值。
针对现有胰管溶石手段存在的问题,本发明提供了一种溶石用多糖基水凝胶支架。将聚多巴胺(PDA)修饰在支架表面。将溶石药物,光引发剂和甲基丙烯酰化羧甲基壳聚糖(CMCSMA)形成混合溶液,通过光引发聚合,在支架表面形成药物涂层支架。该溶石用多糖基水凝胶支架具有良好的溶石效果,旨在解决普通胰管支架容易堵塞,主胰管结石移除不彻底,胰管结石术后复发等问题。
本发明中的PDA具有良好的生物相容性,亲水性,可降解性和粘附性能,作为一种聚合物涂层用于表面改性。形成PDA涂层的方法主要是氧化聚合,其中包括电化学氧化,强氧化剂氧化,本发明中采用最简单的方式,即将支架直接放置在加入多巴胺(DA)单体的弱碱性缓冲溶液中,在室温条件下通过氧化聚合,从而沉积在支架表面。经过一段时间,支架表面便会涂覆上PDA。由于PDA含有许多官能团,比如氨基,儿茶酚基团和苯醌基团,能够与目标分子发生相互作用。因此,PDA作为表面修饰的重要材料,在改性支架能实现所需的各项性能,同时在实验制备上简单便捷。
多糖具有良好的生物安全性和可降解性。作为壳聚糖的衍生物,羧甲基壳聚糖(CMCS)具有优异的生物相容性,生物降解性,亲水性,易修饰性等。本发明中,通过甲基丙烯酸酐(MA)水解后取代CMCS高分子上的氨基,为CMCS引入双键,得到(CMCSMA)。在光引发剂和紫外线的共同作用下,CMCSMA分子链上的双键聚合,形成水凝胶。
本发明的水凝胶是一类具有三维网络结构的高分子胶体。在构建水凝胶的高分子聚合物长链中,通常具备一些亲水基团,比如羧基,氨基,和羟基等。因此,本发明的水凝胶可以吸收大量液体并溶胀,同时维持原有的结构和形状。水凝胶内部疏松多孔的结构赋予其载药和药物缓释特性。此外,本发明的水凝胶作为支架材料还具有良好的生物相容性,生物降解性和优异的机械性能。
表面涂覆是指在支架表面沉积或者包裹一层或者多层生物活性良好的物质,该技术的关键是通过涂层来提高支架表面与交联物质之间的稳定性。本发明中,水凝胶聚合物材料具备丰富的官能团和复杂的高分子结构,不仅可以改善支架的界面稳定性,还可以作为载体进一步增强支架的负载能力。
本发明还提供了一种胰管溶石用多糖基水凝胶支架的制备方法,步骤A:将DA溶于第一溶剂中,搅拌使之完全溶解形成DA溶液。将支架浸泡于DA溶液中,并在室温下搅拌10-100h。随后,将支架取出并用去离子水清洗以除去杂质,干燥得到PDA修饰的支架。
步骤B:将多糖溶于第二溶剂中,搅拌使之完全溶解形成多糖溶液,溶解后的多糖质量分数为0.5%-5%,然后将MA以一定的速率滴加入多糖溶液中形成混合溶液,所述混合溶液中MA的质量分数为0.1%-3%,将所述混合溶液置于加热的水浴锅中,避光反应1-10h,反应结束后,将产物封装于透析袋中,并用去离子水透析纯化2-6天,透析结束后,将纯化的产物冷冻干燥得到甲基丙烯酰化多糖。
步骤C:将所述甲基丙烯酰化多糖溶于第三溶剂中,搅拌使之完全溶解,得到甲基丙烯酰化多糖溶液。将光引发剂溶于甲基丙烯酰化多糖溶液中,搅拌使之完全溶解,得到水凝胶预聚液。将溶石药物溶于水凝胶预聚液中,搅拌使之完全溶解,得到含有溶石药物的水凝胶预聚液。
步骤D:将含有溶石药物的水凝胶预聚液涂覆于PDA修饰的支架上,随后利用紫外线照射,其中,照射波长为365nm,功率为5W,照射时间为180s,得到溶石用多糖基水凝胶支架。
进一步地,步骤A中所述的第一溶剂为Tris-HCl缓冲溶液,PBS缓冲溶液和醋酸盐缓冲溶液中的任意一种。
本发明中,我们首先将PDA涂覆于支架表面。随后,采用CMCSMA作为溶石药物载体,将溶石药物分子均匀分散在含有光引发剂的CMCSMA溶液中得到混合溶液。将支架浸入上述混合溶液中一段时间,取出支架并将其表面利用紫外线引发原位聚合,实现载药CMCSMA水凝胶在支架表面的覆盖,制备CMCSMA-溶石药物洗脱全覆膜溶石支架。支架表面的水凝胶涂层可以控制溶石药物的释放。这一局部释放代替口服可以很好地消除药物口服的副作用,达到溶解结石的目的,解决普通胰管支架容易堵塞、胰管结石术后复发等问题。对于CMCSMA水凝胶涂覆支架材料,由于CMCSMA水凝胶的制备体系具有紫外光引发的双键聚合交联作用,这一聚合会致使水凝胶材料包覆于支架表面。这种包覆形式具有一定的机械强度,能够防止水凝胶材料从支架上的脱落。
进一步地,步骤A中所述的DA溶液中DA的质量分数为0.1%-3%。
进一步地,步骤B中所述的多糖为壳聚糖(CS),几丁质(CT),羧甲基壳聚糖(CMCS)中的任意一种。
进一步地,步骤B中所述的第二溶剂为去离子水,PBS缓冲溶液和生理盐水中的任意一种。
进一步地,步骤B中MA的滴加速率为0.1-2mL/min。
进一步地,步骤B中水浴锅的加热温度为30-80℃。
进一步地,步骤C中所述的第三溶剂为去离子水,PBS缓冲溶液和生理盐水中的任意一种。
进一步地,步骤C中所述甲基丙烯酰化多糖溶液中甲基丙烯酰化多糖的质量分数为0.1%-10%。
进一步地,步骤C中所述水凝胶预聚液中光引发剂的质量分数为0.01%-5%。
进一步地,步骤C中所述的溶石药物为柠檬酸和酒石酸中的任意一种。
进一步地,步骤C中所述溶石药物的质量分数为10%-90%。
本发明首先通过DA的氧化自聚在支架表面修饰PDA。随后,在多糖溶液中加入MA以制备甲基丙烯酰化多糖。将光引发剂和溶石药物添加到甲基丙烯酰化多糖溶液中以形成混合溶液。最后,将混合溶液涂覆于PDA修饰的支架上,并利用紫外线照射以获得溶石用多糖基水凝胶支架。
本发明利用甲基丙烯酰化多糖在光引发剂和紫外线的作用下发生双键聚合反应的性质,提供了一种能够实现快速原位成胶的溶石用多糖基水凝胶支架的制备方法。
本发明还提供了上述方法得到的溶石用多糖基水凝胶支架,以及该支架在溶解胰管结石方面的应用。
药物洗脱内镜支架可以将溶石药物与内镜支架结合起来,从而满足药物均匀缓慢释放、缓解支架梗阻、防止结石的术后复发等要求。此外,局部递药替代口服能够消除药物口服所产生的副作用。药物洗脱支架由支架主体、所载药物及载药材料组成,将药物与载药材料混合,在裸支架表面形成涂层或制备成载药膜附在裸支架上,支架植入人体后药物缓慢释放,抑制肉芽组织增生及再狭窄等并发症的发生。
本发明制备工艺简单,产品原料易得,得到的溶石用多糖基水凝胶支架在血液和细胞水平具有良好的生物相容性。与现有的胰管溶石手段不同,本发明设计了一类新型的用于胰腺结石介入治疗的药物洗脱水凝胶支架,以将支架介入治疗、药物定向缓慢释放、药物副作用低等优点整合为一体,降低主胰管结石移除不彻底、结石复发、支架梗阻等术后问题的发生概率。将负载药物的药物洗脱溶石水凝胶和胰腺结石共同孵育。通过测量结石溶解程度,进一步评估胰管溶石用药物洗脱水凝胶支架的溶石效能,为下一步临床转化应用奠定基础。实验表明,本发明制备的胰管溶石用多糖基水凝胶支架体现出良好的溶石效果,可用于安全高效的溶石治疗,具有一定的临床应用价值。
此外,本发明的多糖基水凝胶支架不仅用于胰管溶石,还可以用于胆管、肾、膀胱等结石的溶解。
附图说明
图1为DA氧化自聚成PDA的化学反应过程。
图2为支架表面被修饰上黑色致密PDA涂层的实物图。
图3a为PDA修饰的支架表面被涂覆上无溶石药物的多糖基水凝胶的实物图。
图3b为PDA修饰的支架表面被涂覆上有溶石药物的多糖基水凝胶的实物图。
图4a为50倍的放大倍率下多糖基水凝胶的SEM图像。
图4b为100倍的放大倍率下多糖基水凝胶的SEM图像。
图4c为200倍的放大倍率下多糖基水凝胶的SEM图像。
图5为多糖基水凝胶在PBS溶液和去离子水中的溶胀动力学曲线示意图。
图6为多糖基水凝胶在PBS溶液(无溶菌酶和有溶菌酶)中的降解动力学曲线示意图。
图7a为多糖基水凝胶在压缩实验中的抗压应力-应变曲线示意图。
图7b为多糖基水凝胶在压缩实验中的压缩强度示意图。
图7c为多糖基水凝胶在压缩实验中的压缩模量示意图。
图8为细胞与多糖基水凝胶的浸出液共育后的存活率示意图。
图9a为不同量的多糖基水凝胶处理红细胞悬浮液后的溶血率示意图。
图9b为不同量的多糖基水凝胶处理红细胞悬浮液后的溶血照片。
图10为负载溶石药物的多糖基水凝胶的体外溶石效果。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
配制10mM的Tris-HCl缓冲溶液,并用0.1M的NaOH调节溶液的pH为8.5。随后,称取160mg的DA粉末添加到80mL的Tris-HCl缓冲溶液中,并在室温下持续搅拌。利用去离子水超声洗涤支架15min。将洗涤好的支架置于DA溶液中,,并在室温下持续搅拌66h。将支架取出并用去离子水清洗以除去杂质,干燥得到聚多巴胺(PDA)修饰的支架。利用相机记录实验过程。此外,利用相机拍摄支架(无DA修饰和有DA修饰)的实物图。
由图1可以看出,随着时间的推移,DA溶液逐渐变黑,这个现象说明DA氧化自聚成PDA。由图2可以看出,将支架置于DA溶液中后,PDA修饰到支架表面,形成黑色致密的聚合物涂层。
实施例2
称取10g CMCS溶于400mL去离子水中,搅拌使之完全溶解形成CMCS溶液。然后将1mL MA以0.5mL/min的速率滴加入CMCS溶液中形成混合溶液。将所述混合溶液置于50℃的水浴锅中,避光反应4h,反应结束后,将产物封装于透析袋中,并用去离子水透析纯化4天,透析结束后,将纯化的产物冷冻干燥得到CMCSMA。
实施例3
称取5g CS溶于500mL去离子水中,搅拌使之完全溶解形成CS溶液。然后将5mL MA以1mL/min的速率滴加入CS溶液中形成混合溶液。将所述混合溶液置于60℃的水浴锅中,避光反应12h,反应结束后,将产物封装于透析袋中,并用去离子水透析纯化5天,透析结束后,将纯化的产物冷冻干燥得到CSMA。
实施例4
称取6g CT溶于700mL去离子水中,搅拌使之完全溶解形成CT溶液。然后将3mL MA以0.6mL/min的速率滴加入CT溶液中形成混合溶液。将所述混合溶液置于37℃的水浴锅中,避光反应8h,反应结束后,将产物封装于透析袋中,并用去离子水透析纯化6天,透析结束后,将纯化的产物冷冻干燥得到CTMA。
实施例5
将0.22g实施例2中的甲基丙烯酰化多糖溶于4mL去离子水中,搅拌使之完全溶解,得到甲基丙烯酰化多糖溶液。将0.02g光引发剂溶于上述甲基丙烯酰化多糖溶液中,搅拌使之完全溶解,得到水凝胶预聚液。将柠檬酸溶石药物溶于水凝胶预聚液中,搅拌使之完全溶解,得到含有柠檬酸的水凝胶预聚液。
实施例6
将0.22g实施例2中的甲基丙烯酰化多糖溶于4mL去离子水中,搅拌使之完全溶解,得到甲基丙烯酰化多糖溶液。将0.02g光引发剂溶于上述甲基丙烯酰化多糖溶液中,搅拌使之完全溶解,得到水凝胶预聚液。将酒石酸溶石药物溶于水凝胶预聚液中,搅拌使之完全溶解,得到含有酒石酸的水凝胶预聚液。
实施例7
将水凝胶预聚液(无溶石药物和有溶石药物)涂覆于PDA修饰的支架上,随后利用紫外线照射以得到胰管溶石用多糖基水凝胶支架。利用相机拍摄所得胰管溶石用多糖基水凝胶支架(无溶石药物和有溶石药物)的实物图。
由图3可以看出,无溶石药物(图3a)和有溶石药物(图3b)的多糖基水凝胶都能被良好地涂覆到支架表面,说明了胰管溶石用多糖基水凝胶支架的可行性。
实施例8
吸取225μL实施例3中的水凝胶预聚液(无溶石药物)于模具中,并利用紫外线照射以快速形成水凝胶。随后,将所得水凝胶冷冻干燥。取冻干水凝胶的截面进行微观形貌分析。样品在ZEISS Sigma 300型场发射扫描电子显微镜上完成分析。
由图4中的扫描电镜图片可以看出,甲基丙烯酰化多糖基水凝胶具有疏松多孔的内部结构。这个特性说明该水凝胶具有负载和缓释药物的潜力。
实施例9
吸取225μL实施例3中的水凝胶预聚液(无溶石药物)于模具中,并利用紫外线照射以快速形成水凝胶。随后,将所得水凝胶冷冻干燥。采用溶胀试验测定水凝胶的溶胀率。取冻干后的水凝胶置于离心管中,分别倒入20mL去离子水和PBS溶液(n=3),在37℃恒温孵育。当达到预定的时间点时,从溶液中取出水凝胶并用滤纸吸干表面水分。最后,对水凝胶进行称重并绘制相应的溶胀动力学曲线。
由图5可以看出甲基丙烯酰化多糖基水凝胶在PBS溶液中的溶胀程度远低于在去离子水中的溶胀程度。因此,甲基丙烯酰化多糖基水凝胶在生理pH条件下具有合适的溶胀率,能够避免对胰管组织的过度压迫,机械损伤以及阻塞。
实施例10
吸取225μL实施例3中的水凝胶预聚液(无溶石药物)于模具中,并利用紫外线照射以快速形成水凝胶。随后,将所得水凝胶冷冻干燥。为探究水凝胶的体外降解能力,将冻干的水凝胶浸泡在20mL的PBS溶液中(无溶菌酶和有溶菌酶)(n=3)。在固定的时间间隔取出水凝胶样品,用去离子水清洗以去除杂质,然后冻干称重并绘制相应的体外降解曲线。
由图6可以看出,甲基丙烯酰化多糖基水凝胶在PBS溶液中具有良好的稳定性(28天剩余77%)。对于水凝胶在PBS+溶菌酶溶液中的体外降解情况,观察到该水凝胶在前期同样具有良好的稳定性(7天剩余82%),但在后期快速降解(21天剩余15%)。证明其在模拟生理条件下具有合适的降解特性,适用于胰管溶石治疗。
实施例11
为了评估CMCSMA水凝胶的机械强度,采用万能试验机进行抗压应力-应变测量。吸取225μL实施例3中的水凝胶预聚液(无溶石药物)于模具中,并利用紫外线照射以快速形成水凝胶。随后,在1mm/min的预定压缩应变速率下,将水凝胶块压缩至初始高度的80%以测定其压缩性能。此外,将应力-应变曲线10-20%区域的线性斜率定义为压缩模量。
由图7可以看出,甲基丙烯酰化多糖基水凝胶具有良好的机械性能。水凝胶的抗压强度达到229.2±14.8kPa,压缩模量达到64.1±7.9kPa。上述结果证明水凝胶能够有效应对胰管内部的机械应力和组织活动的影响,并维持自身的稳定性。
实施例12
为了评估CMCSMA水凝胶作为生物医用材料的体外细胞相容性,利用CCK-8试剂盒测定CMCSMA水凝胶对细胞活力的影响。将水凝胶浸泡在含血清的培养基中并孵育一段时间,得到浸出液。将细胞悬液以一定的密度接种在96孔板中,并用水凝胶浸出液培养。在预定的时间间隔,使用PBS溶液轻轻洗涤细胞培养板3次并定量测定细胞活力。
由图8可以看出,与甲基丙烯酰化多糖基水凝胶浸出液共育的细胞具有良好的活力,说明该水凝胶具有良好的细胞相容性。
实施例13
为了评估CMCSMA水凝胶的血液相容性,通过体外溶血试验探究了CMCSMA水凝胶的溶血率。将小鼠全血离心,并用PBS溶液洗涤3次,得到红细胞。随后,将红细胞用PBS溶液稀释备用。将稀释后的红细胞悬液与水凝胶混合加入离心管中。另设两个对照组,即分别用PBS溶液(阴性对照)和去离子水(阳性对照)处理红细胞悬液。在37℃孵育2h后,将混合物离心。最后,利用紫外分光光度计测定上清液的吸光度,并计算水凝胶的溶血百分比。
由图9可以看出,将与甲基丙烯酰化多糖基水凝胶共孵育的红细胞悬液离心后,得到的上清液均透明,无明显的溶血现象。由图可以看出,甲基丙烯酰化多糖基水凝胶处理组的溶血百分比均低于5%,说明该水凝胶具有良好的血液相容性。
实施例14
利用结石溶解实验验证胰管溶石用多糖基水凝胶支架的体外溶石效果。将无溶石药物/有溶石药物的多糖基水凝胶与结石在去离子水中共孵育,在预设时间点取出剩余结石,用滤纸吸干结石表面液体。将结石称重,并计算剩余重量比。
由图10可以看出,负载溶石药物的多糖基水凝胶体现出显著的溶石效果,在24h内将结石溶解约90%,具有良好的临床应用前景。

Claims (10)

1.多糖基水凝胶支架的制备方法,其特征在于,包括,
步骤A:将多巴胺溶于第一溶剂中,搅拌使之完全溶解形成DA溶液;将支架浸泡于DA溶液中,并在室温下搅拌10-100h;随后,将支架取出并用去离子水清洗以除去杂质,干燥得到聚多巴胺修饰的支架;
步骤B:将多糖溶于第二溶剂中,搅拌使之完全溶解形成多糖溶液,溶解后的多糖质量分数为0.5%-5%,然后将甲基丙烯酸酐以一定的速率滴加入多糖溶液中形成混合溶液,所述混合溶液中甲基丙烯酸酐的质量分数为0.1%-3%,将所述混合溶液置于加热的水浴锅中,避光反应1-10h,反应结束后,将产物封装于透析袋中,并用去离子水透析纯化2-6天,透析结束后,将纯化的产物冷冻干燥得到甲基丙烯酰化多糖;
步骤C:将所述甲基丙烯酰化多糖溶于第三溶剂中,搅拌使之完全溶解,得到甲基丙烯酰化多糖溶液;将光引发剂溶于甲基丙烯酰化多糖溶液中,搅拌使之完全溶解,得到水凝胶预聚液;将溶石药物溶于水凝胶预聚液中,搅拌使之完全溶解,得到含有溶石药物的水凝胶预聚液;
步骤D:将含有溶石药物的水凝胶预聚液涂覆于PDA修饰的支架上,随后利用紫外线照射,得到胰管溶石用多糖基水凝胶支架。
2.根据权利要求1所述的多糖基水凝胶支架的制备方法,其特征在于,第一溶剂、第二溶剂和/或第三溶剂为Tris-HCl缓冲溶液、PBS缓冲溶液、去离子水、醋酸盐缓冲溶液和生理盐水中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的多糖基水凝胶支架的制备方法,其特征在于,步骤A中,所述DA溶液中DA的质量分数为0.1%-3%。
4.根据权利要求1所述的多糖基水凝胶支架的制备方法,其特征在于,步骤B中所述多糖为壳聚糖、几丁质和羧甲基壳聚糖中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的多糖基水凝胶支架的制备方法,其特征在于,步骤B中,甲基丙烯酸酐的滴加速率为0.1-2mL/min。
6.根据权利要求1所述的多糖基水凝胶支架的制备方法,其特征在于,步骤B中,水浴锅的加热温度为30-80℃。
7.根据权利要求1所述的多糖基水凝胶支架的制备方法,其特征在于,步骤C中,所述甲基丙烯酰化多糖溶液中甲基丙烯酰化多糖的质量分数为0.1%-10%,光引发剂的质量分数为0.01%-5%。
8.根据权利要求1所述的多糖基水凝胶支架的制备方法,其特征在于,步骤C中,所述溶石药物为柠檬酸和酒石酸中的任意一种,所述溶石药物的质量分数为10%-90%。
9.根据权利要求1至8任一项所述的制备方法得到多糖基水凝胶支架。
10.如权利要求9所述的多糖基水凝胶支架在制备结石溶解装置中的应用。
CN202311532031.7A 2023-11-17 2023-11-17 多糖基水凝胶支架及其制备方法和应用 Pending CN117563059A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311532031.7A CN117563059A (zh) 2023-11-17 2023-11-17 多糖基水凝胶支架及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311532031.7A CN117563059A (zh) 2023-11-17 2023-11-17 多糖基水凝胶支架及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117563059A true CN117563059A (zh) 2024-02-20

Family

ID=89887499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311532031.7A Pending CN117563059A (zh) 2023-11-17 2023-11-17 多糖基水凝胶支架及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117563059A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11744926B2 (en) Anti-adhesive barrier membrane using alginate and hyaluronic acid for biomedical applications
Li et al. Bio-orthogonally crosslinked catechol–chitosan hydrogel for effective hemostasis and wound healing
Chang et al. Carboxymethyl chitosan and carboxymethyl cellulose based self-healing hydrogel for accelerating diabetic wound healing
JP4727812B2 (ja) 重合開始剤基を担持する架橋可能なマクロマー
Yin et al. A self-healing hydrogel based on oxidized microcrystalline cellulose and carboxymethyl chitosan as wound dressing material
Mishra et al. Preparation, properties and application of hydrogels: a review
JP2004534111A (ja) 二機能性改変ハイドロゲル
Tehrani et al. A hybrid oxygen-generating wound dressing based on chitosan thermosensitive hydrogel and decellularized amniotic membrane
US20120107369A1 (en) Polymers and Hydrogels
Yang et al. Yunnan Baiyao-loaded multifunctional microneedle patches for rapid hemostasis and cutaneous wound healing
JP5514222B2 (ja) 電離性放射線で架橋したヒドロゲルから成る生体内薬剤徐放用担体材料及びその製造方法
JP2005508663A (ja) 架橋性マクロマー
Ge et al. Structurally dynamic self-healable hydrogel cooperatively inhibits intestinal inflammation and promotes mucosal repair for enhanced ulcerative colitis treatment
Hu et al. Study on repair of abdominal wall defect rats with hernia mesh coated with chitosan-based photosensitive hydrogel
CN112999412A (zh) 用于伤口愈合的水凝胶敷料及其制备方法
Li et al. Citric acid loaded hydrogel-coated stent for dissolving pancreatic duct calculi
Li et al. A novel bioartificial pancreas fabricated via islets microencapsulation in anti-adhesive core-shell microgels and macroencapsulation in a hydrogel scaffold prevascularized in vivo
Nour et al. Angiogenic effect of a nanoniosomal deferoxamine-loaded poly (vinyl alcohol)–Egg white film as a promising wound dressing
Saharan et al. Hydrogel-based Drug Delivery System in Diabetes Management
Sharma et al. In vitro and in vivo studies of pH-sensitive GHK-Cu-Incorporated polyaspartic and polyacrylic acid superabsorbent polymer
CN116535682A (zh) 水凝胶生物材料及其制备方法和应用
Xiang et al. A cuttlefish ink nanoparticle-reinforced biopolymer hydrogel with robust adhesive and immunomodulatory features for treating oral ulcers in diabetes
Ni et al. A chitosan-optimized polyethyleneimine/polyacrylic acid multifunctional hydrogel for reducing the risk of ulcerative arterial bleeding
Cai et al. PDGF-AA loaded photo-crosslinked chitosan-based hydrogel for promoting wound healing
Yin et al. Multifunctional all-in-one adhesive hydrogel for the treatment of perianal infectious wounds

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination