一种适用于药物载体的胶原/NH2-MIL-101(Fe)复合水凝胶及其制备方法

本发明属于胶原基医用材料制备，涉及一种适用于药物载体的胶原/nh2-mil-101(fe)复合水凝胶及其制备方法。

背景技术：

1、在过去的几十年里，制药工业取得了巨大的进步。而在使用药物治疗的过程中，由于人体生物屏障会阻止异物的进入，存在药物很难直接作用于患处、药物无特异性输送或在输送过程中大量流失等问题。

2、胶原是细胞外基质的重要成分，具有低免疫原性、生物相容性、促进细胞增殖、可生物降解等优异的生物学功能。胶原水凝胶具有与细胞外基质相似的三维立体网状结构，允许药物从凝胶内部自然扩散到外部，防止药物被正常组织吸收而在患处无法达到治疗效果；其多孔性和与水环境的相容性利于细胞的生长与增殖。此外，胶原具有在生理条件下自发凝胶化的特征，具有本征可注射性，不存在当前很多可注射性水凝胶因温度变化引发的溶液凝胶化过快难以一次性顺利注射以及体内不可生物降解所引起组织炎症等问题，是一种较为理想的药物载体。胶原材料负载药物后，主要释放途径分为两种，一是通过药物解吸附后扩散释放；另一种是随胶原降解而释放。然而纯胶原水凝胶的网络孔隙较大、结合位点有限且在体内快速生物降解，无法很好地抑制小分子药物的扩散，在实际应用时缓释效果较差。

3、金属有机骨架材料(metal-organic frameworks，mofs)是一类具有周期性网络结构的多孔有机-无机杂化材料，所具有高比表面积和孔体积使其具有较高的药物包封率，而有机配体所带有的官能团可通过与药物分子形成有效结合控制其释放行为。与其他纳米载体相比，mof作为药物输送系统具有很大的吸引力。在众多mofs材料中，拉瓦锡骨架材料(materias of institute lavoisier frameworks，mils)具有良好生物相容性、独特的骨架柔性、突出的比表面积及高度稳定性，还可以将功能基团引入框架，因此对药物分子具有有效吸附且有一定的控释作用。其中nh2-mil-101(fe)材料具有较大的孔体积和比表面积，且所具有的官能团—氨基，不仅可提高其反应活性而且可提高药物负载量；其次，fe是人体中不可缺少的微量元素，在细胞代谢、氧气运输、电子传递等生理活动中起着重要作用。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种适用于药物载体的胶原/nh2-mil-101(fe)复合水凝胶及其制备方法，从而解决现有技术中单纯胶原水凝胶的网络孔隙较大、结合位点有限且在体内快速生物降解，无法很好地抑制小分子药物的扩散，在实际应用时缓释效果较差的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种适用于药物载体的胶原/nh2-mil-101(fe)复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

4、将胶原海绵溶于钠盐溶液中，制得胶原溶液；将nh2-mil-101(fe)粉末超声分散于药物溶液中，搅拌吸附，离心干燥得到负载有药物的nh2-mil-101(fe)粉末，随后将其分散于钠盐溶液中，超声处理制得负载有药物的nh2-mil-101(fe)分散液；将氧化多糖溶于钠盐溶液中，搅拌至完全溶解，制得氧化多糖溶液；将所述负载有药物的nh2-mil-101(fe)分散液加入所述胶原溶液中，搅拌、调节ph值后，加入所述氧化多糖溶液，得到胶原/nh2-mil-101(fe)复合溶液；使所述胶原/nh2-mil-101(fe)复合溶液进行自组装，制得所述胶原/nh2-mil-101(fe)复合水凝胶。

5、优选的，具体步骤如下：

6、s1：将胶原海绵溶于钠盐溶液中，制得胶原溶液，温度控制在0～10℃；

7、s2：将nh2-mil-101(fe)粉末分散于药物溶液中，超声30min并搅拌吸附24h后，离心干燥得到负载有药物的nh2-mil-101(fe)粉末，随后将其分散于钠盐溶液，超声30min以上制得负载有药物的nh2-mil-101(fe)分散液；

8、s3：将氧化多糖溶于钠盐溶液中，于35～40℃下搅拌至完全溶解，制得氧化多糖溶液；

9、s4：将所述负载有药物的nh2-mil-101(fe)分散液加入至所述胶原溶液中，搅拌1～3h后调节ph值至7～9，加入氧化多糖溶液，搅拌6～24h后得到胶原/nh2-mil-101(fe)复合溶液，温度控制在0～10℃；

10、s5：将所述胶原/nh2-mil-101(fe)复合溶液置于30～37℃下进行自组装2～3h制得胶原/nh2-mil-101(fe)复合水凝胶。

11、优选的，步骤s1、s2和s3中，所述钠盐为氯化钠、磷酸氢二钠以及磷酸二氢钠中的至少一种。

12、优选的，步骤s1、s2和s3中，所述钠盐溶液中盐浓度为90～180mmol/l。

13、优选的，步骤s1中所述胶原溶液的质量浓度为0.3％～2.0％。

14、优选的，步骤s2中，所述负载有药物的nh2-mil-101(fe)分散液的质量浓度为0.015％～3.0％。

15、优选的，步骤s3中，所述多糖为羧甲基纤维素、海藻酸钠、透明质酸或硫酸软骨素；所述氧化多糖是将多糖溶于去离子水中，用稀硫酸调节ph值至2，多糖与高碘酸钠的质量比为1:1，于35℃下避光反应5h，经乙醇/水交替洗涤纯化后冷冻干燥得到。

16、优选的，步骤s3中，所述氧化多糖溶液的质量浓度为5％～20％。

17、优选的，步骤s4中，所述胶原/nh2-mil-101(fe)复合溶液中，胶原与nh2-mil-101(fe)的质量比为1:(0.05～1.5)，胶原与氧化多糖的质量比为1:(0.1～0.75)。

18、上述制备方法制得的一种适用于药物载体的胶原/nh2-mil-101(fe)复合水凝胶。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

20、(1)本发明采用天然高分子氧化多糖作为交联剂，可在胶原之间形成交联键并且利用自身富含官能团的高分子性质以减小胶原水凝胶中纤维网状结构孔径尺寸并增加水凝胶与药物分子结合位点，达到提高缓释性能的目的，同时改善胶原水凝胶的力学性能、耐酶解性能。

21、(2)在天然高分子改性胶原水凝胶的基础上再引入具有小孔径、高孔隙率、突出比表面积及低毒性的nh2-mil-101(fe)，赋予水凝胶多样化的孔隙尺寸、增加药物的结合位点。

22、(3)氧化多糖可以与胶原和nh2-mil-101(fe)上的-nh2基团交联，作为桥梁将nh2-mil-101(fe)键合在胶原上，避免nh2-mil-101(fe)“沉积”或“逃逸”出水凝胶，有效改善了胶原的综合质量。

23、进一步的，在制备胶原溶液过程中，控制体系的温度为0～10℃，可有效避免胶原发生自组装。将负载有药物的nh2-mil-101(fe)分散液加入胶原溶液中，搅拌1～3h后，调节体系ph值为7～9，然后加入氧化多糖溶液，搅拌6～24h后制得所述胶原/nh2-mil-101(fe)复合溶液，该过程中调节体系ph值为7～9，可有效实现自组装过程，且有利于醛基与氨基间的反应。先加入nh2-mil-101(fe)搅拌1～3h使其与胶原均匀混合后再加入氧化多糖溶液，是为了使部分交联键发生在nh2-mil-101(fe)与胶原的氨基之间。控制搅拌反应6～24h，使得氧化多糖、nh2-mil-101(fe)和胶原三者之间的结合更加充分。同时，使所述胶原/nh2-mil-101(fe)复合溶液在30～37℃下自组装2～3h制得所述胶原/nh2-mil-101(fe)复合水凝胶，该温度有效实现了胶原的自组装过程且所形成的胶原纤维较为成熟，温度太低，不利于胶原自组装的进行；温度太高，胶原分子中的三股螺旋结构会发生解旋，导致胶原分子变性，失去生物活性和自组装性能。

24、进一步的，所述钠盐溶液的浓度为90～180mmol/l，采用钠盐溶液可以促进胶原的溶解，且胶原自组装需要有盐的参与；盐离子浓度不能过低，否则达不到促进胶原溶解及自组装的目的；但盐离子浓度也不能过高，否则会引起胶原的盐析，不仅不会增加其溶解度，反而会使其沉淀，另外，会抑制胶原的自组装。

25、进一步的，胶原溶液的质量浓度为0.3％～2.0％，胶原的浓度如果太低，则自组装所形成的水凝胶力学性能较差；而浓度太高，则导致体系粘度过高，不易与nh2-mil-101(fe)形成均匀的体系，且加入氧化多糖时易造成局部交联过大，体系不均一；该浓度范围既可以确保形成良好的纤维结构，也不至于使体系粘度太高，有效满足实验需求。

26、进一步的，氧化多糖溶液的质量浓度为5％～20％，该浓度太低会对胶原/nh2-mil-101(fe)复合溶液中胶原和nh2-mil-101(fe)的质量浓度有较大影响；浓度太高，氧化多糖的溶解性不佳，氧化多糖溶液中会出现絮状物，导致加入量存在误差。

27、进一步的，所述胶原/nh2-mil-101(fe)复合溶液中胶原与nh2-mil-101(fe)的质量比为1:(0.05～1.5)，nh2-mil-101(fe)用量越多，胶原水凝胶对药物的负载量越多，缓释性能调控范围比较广，但是用量过多会出现团聚现象，导致水凝胶力学性能迅速下降。胶原与氧化多糖的质量比为1:(0.1～0.75)，氧化多糖用量太少，起不到良好的交联作用；太多会在胶原之间形成大量交联键，抑制胶原的自组装。