一种用于组织粘附的水凝胶

1.本技术是2021100931022号专利申请的分案申请。原申请的申请日：2021年01月25日，发明创造名称：一种组织粘附水凝胶及其制备方法和用途。本发明涉及一种用于组织粘附的水凝胶，属于功能高分子材料领域。


背景技术：

2.针对于人体组织伤口闭合处理，传统的处理方法主要是手术线缝合及铆钉机械固定，但这类方法操作繁琐，还可能会因伤口密封不严造成感染。随之出现了另外一种处理伤口的材料：粘性水凝胶。这种粘合剂操作简便迅捷，只需涂抹在创口处，无需缝合及拆线，不会对伤口周围的组织有伤害，且伤口密封效果比传统的方法好很多，能有效防止体液及空气泄漏，防止伤口感染。
3.海藻酸钠、壳聚糖及明胶等高分子材料，具有良好的生物相容性，是人体组织工程中的常用材料。但由于单独使用这类天然高分子材料，将其作为水凝胶的主要成分，其粘和能力往往达不到人们的期望。如在申请号为201510891554.x的发明专利中，公开了一种医用粘合剂及其制备方法，制备方法是将等体积的浓度为10％～50％(w/v)的醛基化海藻酸钠溶液与1％～6％(w/v)的氨基化羧甲基壳聚糖溶液混合，席夫碱反应形成水凝胶，其水凝胶的猪皮粘接强度为10～30gfcm-2
，粘附强度不够突出。
4.在申请号为201810746272.4的发明专利中，公开了一种抗菌粘附可注射水凝胶敷料及其制备方法和应用，所述的抗菌粘附可注射水凝胶敷料制备方法是将季铵化壳聚糖聚合物和醛基封端的f127聚合物分别配制成溶液，在20～45℃交联反应5～400s，制得抗菌粘附可注射水凝胶敷料，其中，季铵化壳聚糖聚合物和醛基封端的f127聚合物的质量比为(1～20):(50～200)。此发明所述的改性f127聚合物的醛基与组织的化学作用及壳聚糖的静电作用、疏水作用，这些作用使共同使水凝胶具有一定的粘附性能。但此水凝胶的粘附强度为4.4kpa～6.1kpa，存在粘附能力不足的缺点。另外，在制备两种组分时用到的丙酮及二氯甲烷都是有毒有害物质，因此在实际运用过程中很容易因纯化不彻底而对生物造成毒害作用。
5.因此临床上需要一种组织粘附性能强，制备简单，成本低廉、操作快捷的组织粘附水凝胶。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种组织粘附性能强，制备简单，成本低廉、操作快捷的组织粘附水凝胶。
7.本发明提供一种组织粘附水凝胶，其特征在于：具有如式(i)结构的水凝胶。
8.所述式(i)的结构中，g1为含醛基的高分子化合物，选自氧化海藻酸钠、氧化葡聚糖、氧化纤维素中的一种。
9.所述式(i)的结构中，g2为含氨基的高分子化合物，选自壳聚糖、明胶、几丁聚糖中的一种。
10.所述式(i)的结构中，m为丙烯酰亚胺单元的聚合度，n为丙烯酸单元的聚合度。
11.所述式(i)的结构中，g1的分子量为10000～200000，氧化度为30％～80％。
12.所述式(i)的结构中，g2的分子量为10000～200000。
13.所述的多巴接枝的g1中，多巴的含量为0.1mmol/g～1mmol/g。
14.所述的多巴接枝的g2中，多巴的含量为0.001mmol/g～0.02mmol/g。
15.所述式(i)结构的水凝胶中，各组份的质量比按原料计为多巴接枝的g1:多巴接枝的g2:丙烯酸:n-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯＝(1～10):(2～15):(50～200):(1～10)。
16.本发明还提供一种组织粘附水凝胶的制备方法，制备的步骤如下：
17.(1)将多巴接枝的g1与多巴接枝的g2按一定的比例加入蒸馏水中，充分混合溶解。其中，多巴接枝的g1与多巴接枝的g2在水中的总体积浓度为15～45mg/ml；
18.(2)然后依次加入丙烯酸与n-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯，混合搅拌溶解；
19.(3)再加入光引发剂，搅拌溶解；
20.(4)最后在紫外灯下照射进行聚合反应，得到组织粘附水凝胶。
21.所述的光引发剂，选自2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环已基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、2-羟基-4
′‑
(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、α-酮戊二酸中的一种。
22.所述的多巴接枝的g1、多巴接枝的g2、丙烯酸、n-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯、光引发剂的质量比为(1～10):(2～15):(50～200):(1～10):(2.5～7.0)。
23.与现有技术相比，本发明的优点有：
24.(1)本发明的组织粘附水凝胶是以丙烯酸为主要组分，在光引发剂的作用下聚合能够保证一定的力学性能，其含有大量的羧基基团，与组织间可形成大量氢键，具有良好的亲肤性，使得凝胶具有一定的粘附能力；
25.(2)本发明中g1与g2发生席夫碱反应生成亚胺键进行交联，丙烯酸与n-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯在光引发剂的作用下进行自由基聚合进行交联，同时，n-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯的活性酯基团与g2的氨基发生化学反应生成酰胺键进行交联，使得水凝胶具有多维度，高交联密度的交联方式，进而能够保证水凝胶具有较高的机械强度与粘附强度；
26.(3)本发明中由醛基与氨基反应生成的动态席夫碱，使得水凝胶具有一定的自愈合能力，能够对组织进行长时间的粘附；
27.(4)本发明的组织粘附水凝胶中的g1与g2都接枝多巴基团，该多巴基团可以与组织形成大量氢键，增大了水凝胶的氢键密度，进一步增大了水凝胶的粘附强度；
28.(5)本发明的组织粘附水凝胶，原料廉价易得，制作简单且周期短，粘结组织速度快，粘附组织强度高，在用于创面时可直接使用。
具体实施方式
29.以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但这些实施例并不对本发明做任何形式的限定。实施例中若无特别说明，则都为常规试剂与常规方法。
30.实施例1
31.将4mg多巴接枝的氧化海藻酸钠(相对分子质量为10000～200000，氧化度为54.48％，接枝的多巴含量为0.72mmol/g)与20mg多巴接枝的明胶(相对分子质量为10000～200000，接枝的多巴含量为0.013mmol/g)加入到1.6ml的蒸馏水中，混合超声溶解，溶解后继续搅拌10分钟，再加入420mg的丙烯酸与20mg的n-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯，混合搅拌溶解，再加入20mg的2-羟基-4
′‑
(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮混合搅拌溶解，将此混合液置于模具中，再在紫外灯下聚合3小时，即得到一种组织粘附水凝胶。
32.实施例2
33.将8mg多巴接枝的氧化海藻酸钠(相对分子质量为10000～200000，氧化度为54.48％，接枝的多巴含量为0.72mmol/g)与40mg多巴接枝的明胶(相对分子质量为10000～200000，接枝的多巴含量为0.013mmol/g)加入到1.6ml的蒸馏水中，混合超声溶解，溶解后继续搅拌10分钟，再加入420mg的丙烯酸与20mg的n-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯，混合搅拌溶解，再加入20mg的2-羟基-4
′‑
(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮混合搅拌溶解，将此混合液置于模具中，再在紫外灯下聚合3小时，即得到一种组织粘附水凝胶。
34.实施例3
35.将12mg多巴接枝的氧化海藻酸钠(相对分子质量为10000～200000，氧化度为54.48％，接枝的多巴含量为0.72mmol/g)与60mg多巴接枝的明胶(相对分子质量为10000～200000，接枝的多巴含量为0.013mmol/g)加入到1.6ml的蒸馏水中，混合超声溶解，溶解后继续搅拌10分钟，再加入420mg的丙烯酸与20mg的n-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯，混合搅拌溶解，再加入20mg的2-羟基-4
′‑
(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮混合搅拌溶解，将此混合液置于模具中，再在紫外灯下聚合3小时，即得到一种组织粘附水凝胶。
36.性能测试
37.将上述实施例1～3所制得的水凝胶分别施于猪皮表面，施胶面积为15mm
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15mm，施胶厚度为1mm，两块猪皮粘合后用手按压20秒，然后用万能试验机进行剪切强度测试，测试的剪切强度结果如下表。实验例剪切强度实施例11.73kpa实施例23.16kpa实施例37.57kpa