本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿生的可注射黏附性水凝膠、制備方法及其在生物方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近年來，隨著前沿學(xué)科的迅猛發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，仿生材料被廣泛應(yīng)用到軍事材料、生物醫(yī)用材料、通訊材料等各個方面。仿生材料繼承了天然生物材料的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)越的性能，人們志在制備出具備不同功用的新型仿生材料。目前，對于仿生材料的研究無論在結(jié)構(gòu)還是功能方面，都已經(jīng)取得了較為顯著的成果，而水凝膠也成為了受益者之一。水凝膠是一類具有三維立體的高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的材料，親疏水基團(tuán)并存的結(jié)構(gòu)使其既具有流動性，又具一定的力學(xué)強(qiáng)度。根據(jù)原料來源的不同，可以將水凝膠分為天然水凝膠和合成水凝膠。天然水凝膠由于其特有的生物學(xué)特性(生物相容性、生物可降解性等)和與細(xì)胞外基質(zhì)的相似性而常被用于細(xì)胞和組織工程等方面，其中的一些天然生物高分子主要是膠原蛋白、纖維蛋白、透明質(zhì)酸鈉(ha)、明膠、殼聚糖、纖維素、藻酸鹽和瓊脂糖等物質(zhì)，其與生物體的密切關(guān)系使其在人工組織、傷口敷料、藥物緩釋以及化學(xué)傳感器等方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。

隨著人們生活質(zhì)量和運(yùn)動水平的不斷提高，肌腱、神經(jīng)等組織的損傷問題也越來越多，目前所存在的治療手段主要有手術(shù)治療和保守治療，但都存在或大或小的風(fēng)險(xiǎn)，因此我們急需一種生物相容性好且具有黏附性的材料來幫助其修復(fù)并解決一些問題，于是仿生的黏附性水凝膠因其獨(dú)特的生化功能與物理特性在眾多的具有醫(yī)用功能的聚合物材料中脫穎而出，在不損失材料本身特性的基礎(chǔ)上仍能賦予其更多新型功能將使這種材料在生物醫(yī)學(xué)等方面發(fā)揮重要作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種仿生的可注射黏附性水凝膠、制備方法及其在生物方面的應(yīng)用。

該方法首先用多巴胺對天然高分子透明質(zhì)酸進(jìn)行修飾，產(chǎn)物仍具有較高的水溶性，然后加入辣根過氧化物酶和過氧化氫，調(diào)節(jié)ph到弱堿性，通過振蕩使其混合均勻后便會產(chǎn)生從溶膠到凝膠相轉(zhuǎn)變的過程，伴隨著顏色從無色到棕色的變化，賦予該水凝膠黏附的性質(zhì)。除此之外，其原有的生物相容性好，無毒和可降解性等特征均保持了下來，我們也通過細(xì)胞毒性試驗(yàn)，體外降解試驗(yàn)等進(jìn)一步證明了其性能的保存，結(jié)合以上特點(diǎn)，這種仿生的可注射黏附性水凝膠有潛力作為一種新型生物材料在細(xì)胞培養(yǎng)、傷口敷料、組織粘接、組織工程等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域大展身手。

本發(fā)明所述的具有可注射黏附性的智能聚多糖水凝膠的制備方法，其具體步驟如下：

1)1.0～4.0g聚多糖于室溫下攪拌溶解在150～300ml去離子水中，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(edc)1.4260～5.7038g，n-羥基琥珀酰亞胺(nhs)0.8561～3.4244g，攪拌30～50分鐘后加入多巴胺鹽酸鹽0.9404～3.7617g，用濃度為0.1～0.4mol/l的鹽酸調(diào)節(jié)體系的ph為4.6～5.0之間，通氮?dú)?～10分鐘，密閉攪拌20～30小時(shí)，然后在通氮?dú)獾臈l件下用分子量為8000～14000的滲析袋滲析2～3天，換4～5次水，滲析后的聚合物水溶液用凍干機(jī)凍干2～3天后得到蓬松多孔的樣品；

2)將步驟1)樣品配成1.0～2.0wt％的水溶液，配置2～20mm的h2o2水溶液，20～200u/ml的氧化偶聯(lián)劑水溶液，ph＝5～8的磷酸緩沖溶液(pbs)，分別取h2o2水溶液、氧化偶聯(lián)劑水溶液和pbs溶液各400～800μl，混合均勻后，邊振蕩邊向其中加入1～2ml步驟1)樣品的水溶液，得到的無色透明的混合溶液在60～100s的時(shí)間內(nèi)變?yōu)樽厣?，即得到本發(fā)明所述的仿生的可注射黏附性水凝膠。

上述方法中，聚多糖可以是透明質(zhì)酸鈉、海藻酸鈉、果膠等天然聚多糖高分子。

上述方法中，聚多糖的分子量可以是200～700kda。

上述方法中，氧化偶聯(lián)劑可以是辣根過氧化物酶(hrp)、蘑菇多酚氧化酶、梨多酚氧化酶。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下：1.水凝膠原料來源廣，生物相容性好，無毒，有利于產(chǎn)品的商品化；2.制備操作過程簡便，綠色無污染。3.得到的水凝膠具有較強(qiáng)的黏附性的同時(shí)仍具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，方便材料的塑形與固定；4.溶膠到凝膠的時(shí)間可調(diào)控，可滿足不同情況下對成膠時(shí)間的要求；5.酶反應(yīng)交聯(lián)的方式取代化學(xué)交聯(lián)劑交聯(lián)，保持了原有的好的生物相容性和材料安全性；6.水凝膠含水量可以達(dá)到95％以上，凍干后的掃描電鏡圖顯示其為疏松多孔結(jié)構(gòu)，便于功能細(xì)胞的生存以及生物活性分子的儲存與釋放；7.可注射與黏附性的結(jié)合使其可用于微創(chuàng)治療，使患者疼痛減輕，并且見效快。還可用于皮膚等外部創(chuàng)面的敷料、填充材料以及組織再生輔助材料等，具有廣闊的發(fā)展前景。

附圖說明

圖1：為實(shí)施例1所制備的仿生水凝膠的相轉(zhuǎn)變圖。通過比較傾斜的試劑瓶中物質(zhì)的前后變化我們可以看出，樣品a和h2o2，hrp的混合溶液本為無色透明液體(圖a)，在加入pbs，振蕩、靜置80s后，變?yōu)槟z固體(圖b)。表明其具有可注射性質(zhì)。

圖2：為實(shí)施例1所制備的仿生水凝膠(ha-da)的黏附力測試圖(曲線1)。通過與同樣以透明質(zhì)酸作為高分子骨架的另一種水凝膠(ha-ald)相比(曲線2)我們可以看出該水凝膠有較強(qiáng)的黏附力。

圖3：為實(shí)施例1所制備的仿生水凝膠凍干后的掃描電鏡圖。從圖中可以清楚的看到水凝膠凍干后疏松多孔的結(jié)構(gòu)，利于細(xì)胞的增殖，藥物的搭載與釋放以及物質(zhì)的交換。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

1)稱取1.0g透明質(zhì)酸鈉(700kda)于室溫下攪拌溶解在150ml去離子水中，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(edc)1.4260g，n-羥基琥珀酰亞胺(nhs)0.8561g，快速攪拌30分鐘后加入多巴胺鹽酸鹽0.9404g，完全溶解后得到無色透明的液體，之后用濃度為0.4mol/l的鹽酸調(diào)節(jié)體系的ph到5.0，通氮?dú)?分鐘后，密閉攪拌20小時(shí)。然后在通氮?dú)獾臈l件下用分子量為14000的滲析袋在去離子水中滲析3天，換5次水，滲析后的聚合物水溶液用凍干機(jī)在-50℃條件下干燥3天后即可得到蓬松多孔的樣品a。

2)稱取樣品a0.10g于10ml玻璃瓶中，加入4.90ml去離子水，配成2.0wt％的水溶液，配置10mm的h2o2水溶液，100u/ml的辣根過氧化物酶(hrp)水溶液，ph為7.5的磷酸緩沖溶液(pbs)，分別取h2o2水溶液、hrp水溶液和pbs各400μl，混合均勻后，邊振蕩邊向其中加入1.0ml的樣品a的水溶液，無色透明的混合溶液會在80s內(nèi)變?yōu)樽厣?，即得到本發(fā)明所述的仿生的可注射黏附性水凝膠。

實(shí)施例2：

1)稱取1.0g海藻酸鈉于室溫下攪拌溶解在200ml去離子水中，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(edc)2.852g，n-羥基琥珀酰亞胺(nhs)1.7122g，快速攪拌30分鐘后加入多巴胺鹽酸鹽1.9124g，完全溶解后得到無色透明的液體，之后用濃度為0.4mol/l的鹽酸調(diào)節(jié)體系的ph到4.7，通氮?dú)?分鐘后，密閉攪拌20小時(shí)。然后在通氮?dú)獾臈l件下用分子量為8000的滲析袋在去離子水中滲析3天，換5次水，滲析后的聚合物水溶液用凍干機(jī)在-50℃條件下干燥3天后即可得到蓬松多孔的樣品b。

2)稱取樣品b0.10g于10ml玻璃瓶中，加入4.90ml去離子水，配成2.0wt％的水溶液，配置20mm的h2o2水溶液，100u/ml的辣根過氧化物酶(hrp)水溶液，ph為7.5的磷酸緩沖溶液(pbs)，分別取h2o2水溶液、hrp水溶液和pbs各400μl，混合均勻后，邊振蕩邊向其中加入1.0ml的樣品a的水溶液，無色透明的混合溶液會在100s內(nèi)變?yōu)樽厣?，即得到本發(fā)明所述的仿生的可注射黏附性水凝膠。

實(shí)施例3：

1)稱取1.0g果膠于室溫下攪拌溶解在150ml去離子水中，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(edc)5.7038g，n-羥基琥珀酰亞胺(nhs)3.4244g，快速攪拌30分鐘后加入多巴胺鹽酸鹽2.7112g，完全溶解后得到無色透明的液體，之后用濃度為0.4mol/l的鹽酸調(diào)節(jié)體系的ph到5.0，通氮?dú)?分鐘后，密閉攪拌20小時(shí)。然后在通氮?dú)獾臈l件下用分子量為14000的滲析袋在去離子水中滲析2天，換4次水，滲析后的聚合物水溶液用凍干機(jī)在-50℃條件下干燥2天后即可得到蓬松多孔的樣品c。

2)稱取樣品c0.10g于10ml玻璃瓶中，加入4.90ml去離子水，配成2.0wt％的水溶液，配置10mm的h2o2水溶液，100u/ml的蘑菇多酚氧化酶水溶液，ph為8.0的磷酸緩沖溶液(pbs)，分別取h2o2水溶液、蘑菇多酚氧化酶水溶液和pbs各400μl，混合均勻后，邊振蕩邊向其中加入1.0ml的樣品a的水溶液，無色透明的混合溶液會在90s內(nèi)變?yōu)樽厣?，即得到本發(fā)明所述的仿生的可注射黏附性水凝膠。