一种组织粘附性水凝胶的制备方法及其应用

本发明属于生物医药，具体涉及的是一种组织粘附性水凝胶的制备方法及其应用。

背景技术：

1、在日常生活中，皮肤总会受到不同程度的损伤（比如烧伤、割伤、手术伤口等），为了使伤口快速愈合，各种各样的敷料被开发出来。传统的纱布贴、创可贴在面对关节处的伤口时显得很无力，因为这些敷料不能很好地与伤口贴合，当关节移动时，很容易脱落。

2、水凝胶由于其独特可调控的理化性质近年来受到了科学家们的广泛关注，被广泛研究应用到伤口修复领域。具有组织粘附性的水凝胶可以牢固地贴合在伤口处，并且具有一定的柔韧性。当伤口处的关节移动时，这种水凝胶也不会脱落，从而有效保护伤口，避免外部环境感染伤口。近年来，科学家们开发出来各种各样的策略制备组织粘附性水凝胶，比如：

3、（1）、在水凝胶体系中引入能产生粘附性的聚合物：以多酚化合物、接枝n-羟基琥珀酰亚胺的聚合物、富含氢键供体或受体的聚合物等物质制备的水凝胶，其表面基团可以和组织表面的活性基团发生相互作用，产生粘连；

4、（2）、制备仿生结构：受自然界各种粘附现象的启发，研究人员模拟壁虎足毛上的纳米结构、甲壳虫结构等来制备水凝胶，使其具有很好的粘附性；

5、（3）、制备仿生矿化过渡层来实现强大的界面粘附、超声介导的粘附、溶剂交换策略等。

6、尽管目前具有组织粘附性的水凝胶被不断研究出来，但是通常都面临以下问题：生物相容性较差、制备工艺复杂、保存困难等。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，解决组织粘附性的水凝胶生物相容性较差、制备工艺复杂、保存困难等技术问题，本发明提供一种壳聚糖介导的纯天然组织粘附性水凝胶的制备方法及其应用。

2、本发明的设计构思为：通过谷氨酰胺转移酶交联明胶和酪蛋白，形成水凝胶；通过在猪皮上涂一层壳聚糖溶液，再将水凝胶覆盖上去，最终使得水凝胶和离体猪皮粘在一起。该水凝胶作为伤口敷料使用时，可以很好的覆盖住伤口，避免外界环境感染伤口，从而促进伤口愈合。

3、本发明通过以下技术方案予以实现：

4、一种组织粘附性水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

5、s1、原料准备：

6、制备混合溶液a：将明胶颗粒溶于去离子水，在50℃温度条件下搅拌均匀，制得混合溶液a留待后步使用；

7、制备混合溶液b：先将碳酸钠粉末溶于去离子水中，再加入酪蛋白粉末，碳酸钠粉末与酪蛋白粉末的重量比为1:4，在50℃温度条件下搅拌均匀，制得混合溶液b留待后步使用；

8、制备混合溶液c：谷氨酰胺转移酶粉末溶于去离子水中，室温下搅拌均匀，制得混合溶液c留待后步使用；

9、s2、首先，将步骤s1制备的混合溶液a和混合溶液b按体积比2:1混合，制得混合溶液d；其次，向混合溶液d中加入甘油，甘油与混合溶液d的体积比为1:10，并在50℃温度条件下搅拌至溶液混合均匀，制得混合溶液e；再次，将步骤s1制备的混合溶液c加入混合溶液e中，混合溶液c与混合溶液d的体积比为1:5，室温搅拌至均匀；最后，将混合溶液超声除泡后置于塑料模具中，在40℃温度条件下静置3小时，制得明胶/酪蛋白水组织粘附性水凝胶。

10、进一步地，在所述步骤s1中，制得的混合溶液a中明胶的浓度为0.25g/ml。

11、进一步地，在所述步骤s1中，制得的混合溶液c中谷氨酰胺转移酶的浓度为6%-15%。

12、进一步地，在所述步骤s1中，制得的混合溶液c中谷氨酰胺转移酶的浓度为12%。

13、一种采用如上所述方法制得的组织粘附性水凝胶的应用，其中：所述明胶/酪蛋白水组织粘附性水凝胶用于制备皮肤敷料、组织工程支架或者生物传感器。

14、如上所述的应用包括以下步骤：

15、首先，制备混合溶液f：吗啉乙磺酸、壳聚糖、1-乙基-3-（3-二甲氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺粉末按顺序依次溶于去离子水中，室温下搅拌12小时，制得混合溶液f；混合溶液f中：吗啉乙磺酸的浓度为1%，壳聚糖的浓度为1%~4%，1-乙基-3-（3-二甲氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐的浓度为0-20mg/ml，n-羟基琥珀酰亚胺粉末的的浓度为0-20mg/ml；

16、然后，将混合溶液f均匀涂抹于离体皮肤组织表面并静置2分钟，在离体皮肤组织表面形成半凝固态或者凝固态溶液f涂层；然后，将明胶/酪蛋白水组织粘附性水凝胶涂覆于溶液f涂层上，明胶/酪蛋白水组织粘附性水凝胶通过溶液f涂层与离体皮肤组织粘接。

17、进一步地，制得的混合溶液f中，壳聚糖的浓度为2%，1-乙基-3-（3-二甲氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐的浓度为10mg/ml，n-羟基琥珀酰亚胺的浓度为20mg/ml。

18、本发明的有益效果在于：经过本发明提供的工艺步骤制备得到的明胶/酪蛋白水凝胶，具有优异的生物相容性和降解性，且具有保水、抗冻、载药、与组织局部粘附等性能。这种性能优异的天然水凝胶更具有实用意义，可以应用于组织工程支架、皮肤敷料、生物传感器等方面。

技术特征：

1.一种组织粘附性水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种组织粘附性水凝胶的制备方法，其特征在于：在所述步骤s1中，制得的混合溶液a中明胶的浓度为0.25g/ml。

3.如权利要求1所述的一种组织粘附性水凝胶的制备方法，其特征在于：在所述步骤s1中，制得的混合溶液c中谷氨酰胺转移酶的浓度为6%-15%。

4.如权利要求3所述的一种组织粘附性水凝胶的制备方法，其特征在于：在所述步骤s1中，制得的混合溶液c中谷氨酰胺转移酶的浓度为12%。

5.一种采用如权利要求1所述方法制得的组织粘附性水凝胶的应用，其特征在于：所述明胶/酪蛋白水组织粘附性水凝胶用于制备皮肤敷料、组织工程支架或者生物传感器。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：制得的混合溶液f中，壳聚糖的浓度为2%，1-乙基-3-（3-二甲氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐的浓度为10mg/ml，n-羟基琥珀酰亚胺的浓度为20mg/ml。

技术总结
本发明涉及一种组织粘附性水凝胶的制备方法及其应用，属于生物医药技术领域，解决组织粘附性的水凝胶生物相容性较差、制备工艺复杂、保存困难等技术问题，解决方案为：通过谷氨酰胺转移酶交联明胶和酪蛋白，形成水凝胶；通过在离体猪皮上涂一层壳聚糖溶液，再将水凝胶覆盖上去，最终使得水凝胶和离体猪皮粘在一起。本发明制得的组织粘附性水凝胶具有良好的生物相容性和降解性，且具有透明、保水、抗冻、载药、与组织局部粘附等性能。这种性能优异的天然水凝胶更具有实用意义，可以应用于组织工程支架、皮肤敷料、生物传感器等方面。

技术研发人员：张秀梅,兰伟伟,魏延,胡银春,连小洁,赵丽琴,陈维毅,黄棣
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16