基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针及其制备方法

本发明涉及水凝胶微针的制备领域，尤其涉及一种基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针及其制备方法。

背景技术：

1、水凝胶微针是近些年来开发的一种新型微针。其刺入皮下吸收组织液后具有溶胀而不溶解的特性，给药后可完整的从皮肤上移除，克服了固体微针在体内易断裂的风险，因此被广泛开发用于药物的持续释放或组织液的提取等，其作为胰岛素载药平台的应用也越来越广泛。丝素蛋白作为一种天然的生物蛋白，因其良好的生物相容性、生物可降解性、优异的可加工性、以及易大规模生产等优点，成为人们开发功能化的生物医疗器械的首选材料。透明质酸是从牛眼的玻璃体中提取出的一种聚阴离子双糖，广泛存在于人的结缔组织和真皮层中，是人体细胞外基质的主要成分之一，其优异的生物相容性，出色的保水能力和可操作性被认为是优异的水凝胶制备材料。然而，单一网络的透明质酸水凝胶往往机械性能不佳，结构稳定性较差，难以持续可控地释药，无法满足水凝胶微针作为胰岛素递送平台的需求。近年来，人们一直致力于改善单网络水凝胶的力学性能，结构稳定性和功能可调控性，研究方法包括开发双网络结构，理化交联，溶剂诱导，和纳米复合材料。其中，双网络结构具有结构可调节性、多功能性等优势，这使得它们成为生物医学领域中备受关注的材料制备方式之一，然而，大多数双网络水凝胶的合成需要调控温度、光热等或使用化学交联，这些都可能导致药物变性失活，且凝胶固化周期长，不利于双网络凝胶微针的快速制备及大规模生产。鉴于此，有必要设计一种基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术缺陷，本发明目的在于提供一种基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针及其制备方法，以丝素和酰基化透明质酸作为两相网络结构的前驱材料，开发一款能快速制备结构稳定，生物相容性优异，可调控的丝素蛋白/透明质酸基的双网络互穿水凝胶微针，以此作为胰岛素运输平台，对解决糖尿病面临的临床挑战具有重大意义。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、制备再生sf溶液

4、将经过脱胶的生丝纤维溶解于预定浓度的libr溶液后，进行透析制得sf溶液；再将所述sf溶液进行过滤、离心，制得预定浓度的再生sf溶液；

5、s2、制备sf-rf溶液

6、按预定体积比将所述再生sf溶液与核黄素混合均匀制得sf-rf溶液；

7、s3、制备酰基化透明质酸hama预凝剂

8、在预定浓度的透明质酸中缓慢加入甲基丙烯酸酐，反应至预定时间后，依次进行透析、冷冻干燥制得hama；再将复溶的所述hama与光引发剂i2959混合均匀后静置，制得hama预凝剂；

9、s4、制备水凝胶微针

10、按预定体积比将所述sf-rf溶液与所述hama预凝剂混合，制得混合溶液；再在所述混合溶液中加入预定浓度的人重组胰岛素，制得胰岛素微针前驱液；再将所述胰岛素微针前驱液注入微针模具中进行抽真空处理后取出，并进行风干处理；接着将所述混合溶液经若干次注入所述微针模具后暴露在紫外线下至预定时间进行光聚合程序制得光聚合凝胶微针；随后将所述光聚合凝胶微针进行干燥后制得水凝胶微针。

11、进一步地，步骤s1中，所述脱胶过程为将生丝纤维置于沸腾的且浓度为0.05wt％的na2co3溶液中脱胶。

12、进一步地，步骤s1中，所述libr溶液的预定浓度为9.3mol/l。

13、进一步地，步骤s1中，所述再生sf溶液的预定浓度为5.0wt％。

14、进一步地，步骤s2中，所述预定体积比为：再生sf溶液：核黄素＝10～500:1。

15、进一步地，步骤s3中，所述透明质酸的预定浓度为5～150g/l；所述透明质酸与甲基丙烯酸酐的体积比为100:1～10:1；进行反应的预定时间为6～24h；

16、所述光引发剂i2959包括浓度为0.15wt％的2-羟基-4′-(2-羟乙基)-2-甲基苯丙酮；所述hama与所述光引发剂i2959的溶质比为10～400:1。

17、进一步地，步骤s4中，所述sf溶液与所述hama预凝剂的预定体积比为95:5～5:95。

18、进一步地，步骤s4中，所述人重组胰岛素的浓度为1～50wt％；所述混合溶液和所述人重组胰岛素的溶质比为1000:1～5:1。

19、进一步地，步骤s4中，暴露在紫外线下的预定时间为1～2min。

20、本发明还提供了一种用所述基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针及其制备方法制备的水凝胶微针；所述水凝胶微针的阵列呈11×11排列；每根微针呈底宽200～600μm、高400～800μm的金字塔形。

21、本发明的有益效果是：

22、1、本发明提供的一种基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针的制备方法通过紫外光的激发在核黄素的催化下使sf中的丝素大分子链上的酪氨酸氧化为酪氨酸残基，酪氨酸残基相互交联形成二酪氨酸单网络水凝胶，接枝上乙酰基的透明质酸在光引发剂的催化下，可通过紫外光促进hama快速光交联形成水凝胶网络。sf在紫外光下凝胶是一个极其缓慢的过程，而hama在紫外光下形成凝胶是一个链式反应，成胶迅速。hama光聚过程可加快sf的凝胶速率，而hama单网络水凝胶在组织液中溶胀速率过快，sf网络的加入可减缓hama快速溶胀导致的胰岛素突释问题。且干态下的sf具有良好的机械性能，互穿水凝胶的形成增强了微针的结构稳定性，最终获得具有优异机械性能及缓释特性的双网络水凝胶微针。

23、2、本发明提供的一种基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针，双网络水凝胶作为微针的前驱体，能够实现微针刺入皮肤所需的力学强度及作用过程中材料结构稳定性，由双网络水凝胶制备的微针在体内溶胀释药精确可控，其断裂力能高达0.6n/针，最大负荷为79.3±11.2n。本方法制备的光固化双网络溶胀释药微针体系制备简单高效，适用于产业化大规模生产。

技术特征：

1.一种基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述脱胶过程为将生丝纤维置于沸腾的且浓度为0.05wt％的na2co3溶液中脱胶。

3.根据权利要求1所述的基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述libr溶液的预定浓度为9.3mol/l。

4.根据权利要求1所述的基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述再生sf溶液的预定浓度为5.0wt％。

5.根据权利要求1所述的基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述预定体积比为：再生sf溶液：核黄素＝10～500:1。

6.根据权利要求1所述的基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针的制备方法，其特征在于：步骤s3中，所述透明质酸的预定浓度为5～150g/l；所述透明质酸与甲基丙烯酸酐的体积比为100:1～10:1；进行反应的预定时间为6～24h；

7.根据权利要求1所述的基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针的制备方法，其特征在于：步骤s4中，所述sf溶液与所述hama预凝剂的预定体积比为95:5～5:95。

8.根据权利要求1所述的基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针的制备方法，其特征在于：步骤s4中，所述人重组胰岛素的浓度为1～50wt％；所述混合溶液和所述人重组胰岛素的比例为1000:1～5:1。

9.根据权利要求1所述的基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针的制备方法，其特征在于：步骤s4中，暴露在紫外线下的预定时间为1～2min。

10.一种基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针，其特征在于：所述水凝胶微针根据权利要求1～9中任一权利要求所述的制备方法制备；所述水凝胶微针的阵列呈11×11排列；每个微针呈底宽200～600μm、高400～800μm的金字塔形。

技术总结
本发明提供了一种基于丝素蛋白和酰基化透明质酸的双网络互穿水凝胶微针及其制备方法。该方法通过紫外光激发和核黄素的催化下使SF中的丝素大分子链上的酪氨酸氧化为酪氨酸残基，酪氨酸残基相互交联形成二酪氨酸单网络水凝胶，接枝上乙酰基的透明质酸在光引发剂的催化下，通过紫外光交联形成HAMA水凝胶网络。SF在紫外光下通过核黄素引发凝胶是一个极其缓慢的过程，HAMA在紫外光下形成凝胶是一个链式反应，两者混合后光固化可加快SF的凝胶速率。HAMA单网络水凝胶作为药物载体在组织液中释放速率过快，SF的加入可减缓HAMA快速溶胀而突释胰岛素的弊端，最终制备出具有优异缓释效应的双网络水凝胶。

技术研发人员：黄颖,华佳慧,张强,闫书芹,罗祖维
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8