本發(fā)明屬于壓電材料領(lǐng)域，涉及一種自修復(fù)壓電水凝膠、其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、脊髓損傷(sp?i?na?l?cord?i?njury，sci)是一種破壞性疾病，導(dǎo)致患者的感覺(jué)和(或)運(yùn)動(dòng)功能部分或全部喪失，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。脊髓損傷后，病變部位會(huì)逐漸形成抑制性環(huán)境，導(dǎo)致軸突再生障礙。在過(guò)去的幾十年里，人們探索了許多治療sci的研究策略，然而，迄今為止還沒(méi)有一種有效的治療方法可以修復(fù)受損的脊髓。電刺激(e?l?ectr?ica?l?st?imu?l?at?ion，es)已被證明能促進(jìn)軸突再生，并上調(diào)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(bdnf)及其受體原肌球蛋白受體激酶c(trkc)的基因表達(dá)，這與加速軸突再生有關(guān)。然而，傳統(tǒng)的電刺激是通過(guò)植入電極進(jìn)行的，具有創(chuàng)傷性，且電極與神經(jīng)組織持續(xù)接觸，容易引起界面效應(yīng)、二次損傷和炎癥反應(yīng)。與傳統(tǒng)的es治療不同，使用壓電材料可以在沒(méi)有電極和外部電源的情況下提供es。壓電材料可在機(jī)械壓縮和彎曲時(shí)產(chǎn)生電刺激。在脊髓中也觀察到了這種由生理運(yùn)動(dòng)(如姿勢(shì)變化)引起的機(jī)械變形。一旦移植到脊髓中，電刺激就有可能通過(guò)脊髓變形激活，無(wú)需使用外部電源。然而，現(xiàn)有的大部分壓電材料應(yīng)用于脊髓損傷存在的諸多問(wèn)題，如：生物降解性差、與脊髓短端貼合的不緊密以及楊氏模量的不匹配，限制了其在生物體內(nèi)的應(yīng)用。

2、當(dāng)前，以水凝膠為代表的組織工程的發(fā)展為脊髓損傷的修復(fù)帶來(lái)了希望。水凝膠的可注射性使其更容易到達(dá)脊髓缺損部位，從而貼合脊髓斷端，在填充脊髓缺損的同時(shí)提供引導(dǎo)軸突再生的細(xì)胞外基質(zhì)(ecm)。值得注意的是，水凝膠的壽命會(huì)因變形或損壞而縮短。近年來(lái)，自愈合水凝膠在組織工程領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。自愈合水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能可在損壞后自我修復(fù)，從而提高其壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種自修復(fù)壓電水凝膠、其制備方法及應(yīng)用，該制備方法簡(jiǎn)單，容易操作，成膠條件溫和，且制備得到的水凝膠具有良好的壓電，自修復(fù)與粘附功能。

2、本發(fā)明的第一方面，提供了一種自修復(fù)壓電水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

3、s1.將透明質(zhì)酸溶于水后加入高碘酸鈉，經(jīng)避光反應(yīng)、透析、冷凍干燥后獲得醛基化透明質(zhì)酸；

4、s2.將所述醛基化透明質(zhì)酸溶于水以獲得醛基化透明質(zhì)酸溶液，在所述醛基化透明質(zhì)酸溶液中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺和n-羥基丁二酰亞胺進(jìn)行活化反應(yīng)，再接枝鹽酸多巴胺，經(jīng)過(guò)透析、冷凍干燥后獲得多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸，將所述多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸溶于水得到多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸溶液；

5、s3.將所述多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸溶液、羧甲基殼聚糖溶液和甘氨酸晶體混合，在室溫下攪拌成膠，得到所述自修復(fù)壓電水凝膠。

6、進(jìn)一步的，在步驟s1中，透明質(zhì)酸、高碘酸鈉和水的用量比為10mg:7mg:1ml。

7、進(jìn)一步的，在步驟s1中，所述避光反應(yīng)具體為：避光反應(yīng)8-10h后加入乙二醇終止反應(yīng)。

8、進(jìn)一步的，在步驟s1中，所述透析具體為：蒸餾水透析3天。

9、進(jìn)一步的，在步驟s2中，水的ph為4.8-5.2,所述醛基化透明質(zhì)酸溶液的濃度為(1.25-3.75)mg/ml。

10、進(jìn)一步的，在步驟s2中，所述醛基化透明質(zhì)酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺、n-羥基丁二酰亞胺和鹽酸多巴胺的質(zhì)量比為(1.25-3.75):(4.31-12.93):(2.58-7.74):(2.56-7.68)。

11、進(jìn)一步的，在步驟s2中，所述透析具體為：ph?4.8-5.2的水透析48h，然后蒸餾水透析12h。

12、進(jìn)一步的，在步驟s3中，所述多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸溶液的濃度為20mg/ml；羧甲基殼聚糖溶液的濃度為42mg/ml；甘氨酸晶體、所述多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸溶液與所述羧甲基殼聚糖溶液的用量比為(50-150)mg:0.5ml:0.5ml。

13、進(jìn)一步的，步驟s4中，甘氨酸晶體、所述多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸溶液與所述羧甲基殼聚糖溶液的用量比為50mg:0.5ml:0.5ml。。

14、進(jìn)一步的，步驟s4中，所述甘氨酸晶體與所述da-ha-cho/cmcs水凝膠溶液的成膠時(shí)間為150-360s。

15、本發(fā)明的第二方面，還提供了根據(jù)上述制備方法制備得到的自修復(fù)壓電水凝膠。

16、本發(fā)明的第三方面，還提供了一種上述的自修復(fù)壓電水凝膠在制備生物電刺激壓電材料中的應(yīng)用。

17、本發(fā)明的第四方面，還提供了一種脊髓修復(fù)用制品，包括以下獨(dú)立包裝的組分：

18、多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸或其溶液制劑；

19、羧甲基殼聚糖或其溶液制劑；

20、和甘氨酸晶體；

21、所述多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸由醛基化透明質(zhì)酸溶液中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺和n-羥基丁二酰亞胺進(jìn)行活化反應(yīng)后，再接枝鹽酸多巴胺，經(jīng)過(guò)透析，冷凍干燥后獲得。

22、當(dāng)組分為獨(dú)立包裝的多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸、羧甲基殼聚糖和甘氨酸晶體時(shí)，使用時(shí)，將多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸和羧甲基殼聚糖分別加入水中配置成溶液后與甘氨酸晶體混合后立刻注射到脊髓損傷部分。

23、當(dāng)組分為多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸溶液制劑、羧甲基殼聚糖溶液制劑和甘氨酸晶體時(shí)，使用時(shí)，直接將多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸溶液制劑、羧甲基殼聚糖溶液制劑和甘氨酸晶體混合后立刻注射到脊髓損傷部分。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

25、(1)本發(fā)明采用天然大分子透明質(zhì)酸(ha)和殼聚糖(cs)作為基底材料，加入多巴胺(da)增強(qiáng)粘附性，通過(guò)席夫堿反應(yīng)形成可逆共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，合成的水凝膠具有良好的生物降解性、生物相容性、可注射、粘附性和自修復(fù)效果。

26、(2)本發(fā)明設(shè)計(jì)摻雜適量的甘氨酸晶體，制備得到的自修復(fù)壓電水凝膠不僅具有自修復(fù)效果，而且具有壓電性能，同時(shí)，可以賦予水凝膠更多的動(dòng)態(tài)席夫堿鍵，增強(qiáng)粘附性，使其更容易貼合脊髓斷端，并在破環(huán)時(shí)自愈合從而提高使用壽命，促進(jìn)脊髓的修復(fù)，在脊髓修復(fù)材料領(lǐng)域具有極好的應(yīng)用前景。

27、(3)本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單有效，操作簡(jiǎn)便，成膠條件溫和，適合產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種自修復(fù)壓電水凝膠的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟s1中，透明質(zhì)酸、高碘酸鈉和水的用量比為10mg:7mg:1ml。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟s2中，水的ph為4.8-5.2,所述醛基化透明質(zhì)酸溶液的濃度為1.25-3.75mg/ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，在步驟s2中，所述醛基化透明質(zhì)酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺、n-羥基丁二酰亞胺和鹽酸多巴胺的質(zhì)量比為(1.25-3.75):(4.31-12.93):(2.58-7.74):(2.56-7.68)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟s3中，所述多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸溶液的濃度為20mg/ml；羧甲基殼聚糖溶液的濃度為42mg/ml；甘氨酸晶體、所述多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸溶液與所述羧甲基殼聚糖溶液的用量比為(50-150)mg:0.5ml:0.5ml。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟s3中，甘氨酸晶體、所述多巴胺-醛基化透明質(zhì)酸溶液與所述羧甲基殼聚糖溶液的用量比為(50-150)mg:0.5ml:0.5ml。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，在步驟s3中，攪拌成膠的時(shí)間為150-360s。

8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的自修復(fù)壓電水凝膠。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的自修復(fù)壓電水凝膠在制備生物電刺激壓電材料中的應(yīng)用。

10.一種脊髓修復(fù)用制品，包括以下獨(dú)立包裝的組分：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于壓電材料領(lǐng)域，公開(kāi)了一種自修復(fù)壓電水凝膠、其制備方法及應(yīng)用。制備方法包括：將透明質(zhì)酸溶于水后加入高碘酸鈉，經(jīng)避光反應(yīng)、透析、冷凍干燥后獲得醛基化透明質(zhì)酸；配置醛基化透明質(zhì)酸溶液，加入1?乙基?(3?二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺和N?羥基丁二酰亞胺進(jìn)行活化反應(yīng)，再接枝鹽酸多巴胺，經(jīng)過(guò)透析、冷凍干燥后獲得多巴胺?醛基化透明質(zhì)酸，配置多巴胺?醛基化透明質(zhì)酸溶液；將多巴胺?醛基化透明質(zhì)酸溶液、羧甲基殼聚糖溶液和甘氨酸晶體混合，在室溫下攪拌成膠，得到本發(fā)明自修復(fù)壓電水凝膠。該制備方法簡(jiǎn)單，容易操作，成膠條件溫和，且制備得到的水凝膠具有良好的壓電，自修復(fù)與粘附功能，可應(yīng)用于制備生物電刺激壓電材料。

技術(shù)研發(fā)人員：袁卉華,顧浩楠,王恒,宣紅云,陳曉慶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10