一种基于重组人源化胶原蛋白的可注射心衰治疗水凝胶及其制备方法

本发明属于医用材料，具体涉及到一种基于重组人源化胶原蛋白的可注射心衰治疗水凝胶及其制备方法。

背景技术：

1、心力衰竭简称心衰，主要是继发于心血管疾病而出现的一个综合症，包括由于心肌出现一些损伤、心脏的收缩功能和舒张功能发生障碍、心脏有效射血的减少而导致的心脏循环障碍的症状。心肌梗死及相关心力衰竭是导致死亡的主要原因，尽管直接经皮冠状动脉介入治疗提高了心梗早期生存率，但是约有50％的患者仍会出现心力衰竭。心衰治疗的主要困难来自于心脏组织自身再生能力的有限，目前的心衰治疗手段的选择非常有限，主要可分为药物治疗和非药物治疗两大类，其中药物是目前使用的标准策略，能够有效地提高心肌收缩力、降低心脏负荷，但无法遏制左心室功能的持续衰减。传统的非药物治疗包括心脏再同步治疗、心脏复律除颤器、心脏移植等，虽然能在一定程度上弥补药物治疗的缺陷，但具有价格昂贵、持续疗效时间短、供体来源有限、手术风险高、多种临床并发症等局限，因此，迫切需要新的治疗药物来修复心肌梗死后的心脏。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于重组人源化胶原蛋白的可注射心衰治疗水凝胶及其制备方法，该水凝胶在生理条件下具有良好的生物相容性、降低活性氧水平和促进受损心脏部位相关细胞增殖、迁移、血管再生的优点，因此可以用于实现受损心脏的功能修复的目的。

2、为达上述目的，本发明提供了一种基于重组人源化胶原蛋白的可注射心衰治疗水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：采用含有羧基的聚合物与含氨基且具有苯硼酸结构的化合物制备侧链含有苯硼酸结构的功能聚合物；

4、s2：将水溶性生物活性物质或载药纳米胶束溶解于含两个及以上邻苯二酚结构的化合物溶液中，制得溶液b；

5、s3：将步骤s1制得的功能聚合物制备成溶液a，并与步骤s2得到的溶液b混合，制得基于重组人源化胶原蛋白的可注射心衰治疗水凝胶。

6、进一步地，步骤s1中具体包括以下步骤：

7、s1.1、将含有羧基的聚合物溶解于ph值为4.6～6.0的缓冲液中得到聚合物溶液，向聚合物溶液中加入混合的活化试剂搅拌3～6h；

8、s1.2、于步骤s1.1制得的产物中加入含氨基且具有苯硼酸结构的化合物，于30～40℃以及惰性气体保护的反应条件下反应24～48h，将反应产物经去离子水透析后冷冻干燥，即可制得侧链含有苯硼酸结构的功能聚合物。

9、进一步地，含有羧基的聚合物为海藻酸钠、透明质酸、羧甲基壳聚糖、羧甲基纤维素、明胶或它们的改性产物；含氨基且具有苯硼酸结构的化合物为4-氨基苯硼酸、3-氨基苯硼酸或它们的衍生物；混合的活化试剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和n-羟基琥珀酰亚胺，含羧基的聚合物与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和n-羟基琥珀酰亚胺的质量比为10:1～3:0.5。

10、进一步地，步骤s1中含有羧基的聚合物与含氨基且具有苯硼酸结构的化合物的质量比为0.8～2:1。

11、进一步地，水溶性生物活性物质为重组ⅰ型人源化胶原蛋白、重组ⅲ型人源化胶原蛋白、抗炎药、生长因子、基因药物或促血管生成药物。

12、优选的，重组ii型人源化胶原蛋白是指：由dna重组技术制备的人iii型胶原蛋白特定型别基因编码的全长或部分氨基酸序列片段，或是含人胶原蛋白功能片段的组合。

13、其中重组ⅲ型人源化胶原蛋白的氨基酸序列如下：

14、gergapgfrgpagpngipgekgpagergap。

15、优选的，重组i型人源化胶原蛋白是指：由dna重组技术制备的人i型胶原蛋白特定型别基因编码的全长或部分氨基酸序列片段，或是含人胶原蛋白功能片段的组合。

16、重组i型人源化胶原蛋白的氨基酸序列如下：

17、gekgspgadgpagapgtpgpqgiagqrgvvglpgqrgergfpglpgpsg epgkqgpsgas。

18、优选的，含两个及以上邻苯二酚结构的化合物为原花青素、单宁酸、表没食子儿茶素没食子酸酯、鞣花酸、表没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸酯、棉酚或它们的衍生物。

19、进一步地，载药纳米胶束通过以下方法制备得到：

20、将两亲性聚合物与疏水性药物溶解于良性溶剂中，持续搅拌的同时滴加去离子水，搅拌2～4h后，于去离子水中透析，制得；

21、两亲性聚合物与疏水性药物的质量比为5～7:1。

22、上述疏水性药物为抗炎药、促细胞增殖药或促细胞迁移药；其中，优选为姜黄素、mmp-9激动剂吡唑啉酮衍生物等。

23、上述良性溶剂为二甲基亚砜、n,n二甲基甲酰胺、甲醇或丙酮。

24、优选的，载药纳米胶束制备过程中两亲性聚合物通过以下方法制备得到：将亲水性聚合物和疏水分子在室温条件下完全溶解于水和二甲基亚砜的混合溶剂中，并向其中加入n,n'-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶，连续搅拌45～50h，将混合物在水中透析2～3天，最后进行冻干备用；其中，亲水性聚合物、疏水分子、n,n'-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶的质量比为4～6:3～5:2～4:1。

25、上述两亲性聚合物制备方法中，亲水性聚合物为透明质酸、海藻酸钠、葡聚糖、壳聚糖、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、聚赖氨酸或聚乙烯亚胺；疏水分子为胆固醇、对醛基苯甲酸、对羟基甲基苯甲醛、聚乳酸、磷脂或疏水性多肽。

26、进一步地，步骤s2的混合溶液中，水溶性生物活性物质或载药纳米胶束的浓度均为0.1～8.0g/l，含两个及以上邻苯二酚结构的化合物的浓度为5～20wt％。

27、进一步地，步骤s3中溶液a与溶液b的混合体积比为2～6:1。

28、进一步地，步骤s3混合后的溶液中，含有苯硼酸结构的功能聚合物的质量浓度为2～15wt％。

29、本发明还提供了一种采用上述制备方法制备得到的基于重组人源化胶原蛋白的可注射心衰治疗水凝胶。上述水凝胶是在无菌环境下，将含有生物活性物质的含两个或多个邻苯二酚结构的化合物溶液与含苯硼酸的功能聚合物溶液均匀混合成胶，接着灌装于注射器或传输系统中，直接多位点注射至心室壁内进行治疗。

30、综上所述，本发明具有以下优点：

31、1、本发明的制备方法中，如原花青素等含两个或多个邻苯二酚结构的天然多酚化合物具有良好的抗氧化活性，且能与含苯硼酸的功能聚合物交联制备可注射水凝胶，并能负载多种活性物质，富有促受损心脏心肌组织修复的潜力。

32、本发明的制备方法中，基于硼酸酯键、含邻苯二酚结构的水凝胶具有良好的生物相容性，不易引起机体免疫反应，并具有良好的可注射性能和抗氧化活性，能够有效装载生物活性物质(包括重组ⅰ型人源化胶原蛋白、重组ⅲ型人源化胶原蛋白和生长因子)，在心脏损伤修复、促进心脏血管再生、提升心脏功能方面发挥重要作用。

33、2、本发明的制备方法利用苯硼酸基团和邻苯二酚基团之间的动态硼酸酯键交联，成胶迅速；并且制备方法简单，水凝胶具有优越的流变学性能和可注射性能。

34、3、本发明制备的基于重组人源化胶原蛋白的可注射心衰治疗水凝胶的注射性能和抗氧化性能良好，同时装载有生物活性物质重组人源化胶原蛋白等，能够在生理条件下具有良好的生物相容性，可以降低活性氧水平和促进受损心脏部位相关细胞增殖、迁移、血管再生，最终实现受损心脏的功能修复的目的。

35、4、本发明制备的基于重组人源化胶原蛋白的可注射心衰治疗水凝胶不仅可以起到机械支撑的作用，还具有明显的促细胞生长功能和抗氧化活性，能够有效促进受损心脏部位血管的生成及受损心肌组织修复。