一种仿生糖聚肽水凝胶的制备及其软骨缺损修复的应用的制作方法

[]本发明涉及生物医用材料，具体地说是一种仿生糖聚肽水凝胶的制备及其软骨缺损修复的应用。

背景技术：

0、[背景技术]

1、以关节软骨缺损为前沿性病变的骨关节炎是造成全球残疾和疼痛的主要原因之一，有超过3亿人受到影响。目前尚无治愈性治疗方法，治疗方法主要侧重于通过缓解疼痛和关节置换术缓解症状。高分子水凝胶具有和生物组织类似的微结构和良好的生物相容性，能够模拟软骨细胞外基质，高含水保水及传递机械刺激给软骨细胞等性能。目前已开发出天然多糖、天然蛋白、聚乙二醇类水凝胶等重要品种，但是，它们仍存在降解速率过快，应力脆断及无法维持软骨细胞表型等问题。

2、因此，若能以模拟软骨细胞外基质中的蛋白聚糖为出发点，提供一类新型的仿生糖聚水凝胶新体系，使其不仅具有优异的生物相容性及抗溶胀性，而且实现软骨组织再生与水凝胶降解动态平衡，为构建临床相关的软骨组织再生生物材料设计提供了新思路和新策略，将具有非常重要的意义。

技术实现思路

0、[
技术实现要素：
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1、本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种仿生糖聚肽水凝胶的制备方法，不仅具有优异的生物相容性及抗溶胀性，而且实现了软骨组织再生与水凝胶降解动态平衡，解决了现有水凝胶体系中降解速率过快，应力脆断及无法维持软骨细胞表型等问题。

2、为实现上述目的设计一种仿生糖聚肽水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将聚赖氨酸pll和糖酸内脂gdl溶解在二甲基亚砜dmso中，加入催化剂三乙胺，在25-70℃下剧烈搅拌1-3天后，将反应液转移到透析袋中，并在去离子水中透析2-3天，冷冻干燥后，得到产物糖修饰聚赖氨酸pg；

4、(2)将葡聚糖溶解于蒸馏水中，加入高碘酸钠，室温搅拌24h，将反应产物转移到透析袋中，在去离子水中透析48h，冷冻干燥后，得到产物氧化葡聚糖od；

5、(3)将步骤(1)和步骤(2)所得产物溶于磷酸盐缓冲溶液pbs中，将两种溶液按相同体积混合，两者借助席夫碱反应，在37℃的水浴中反应5min，最后即得到不同浓度的形成共价键糖肽pod水凝胶。

6、进一步地，步骤(1)中，所述聚赖氨酸为α-聚赖氨酸ppl的一种，聚赖氨酸的重均分子量为3500-100000da；优选为，聚赖氨酸为α-聚赖氨酸ppl，α-聚赖氨酸ppl的重均分子量为10000-100000da。

7、进一步地，步骤(1)中，所述糖酸内脂为葡萄糖酸内脂，糖酸内脂的接枝率为10-60％；优选为，糖酸内脂的接枝率为50％。

8、上述制备方法所得到的仿生糖聚肽水凝胶，其冻干后的孔径为80-140μm，优选孔径100-140μm，pbs溶胀率100-120％，孔隙率50-70％，pbs中的28天后的降解率为90-100％。

9、所述仿生糖聚肽水凝胶的合成过程为：

10、

11、其中，x、y、a、b均为正整数，x、y、a、b相同或不相同。

12、糖肽pod水凝胶的降解性检测步骤为，将不同比例的糖肽pod水凝胶分别置于磷酸盐缓冲溶液pbs和二型胶原酶溶液gibco中，于37℃不同时间点测量水凝胶干重变化，每3天换一次液，使用降解公式计算降解率＝(wo-wt)\wox100％，其中，wo和wt分别指第0天和每个时间点的水凝胶干重。

13、所述磷酸盐缓冲溶液pbs和二型胶原酶溶液中的28天后的降解率分别为90-100％和20-50％。

14、上述制备方法所得到的仿生糖聚肽水凝胶在软骨缺损修复方面的应用。

15、本发明同现有技术相比，具有如下优点：

16、(1)本发明受蛋白聚糖结构与功能的双重启发，以模拟ecm的pg成分出发，旨在补充软骨细胞外微环境的多糖成分，维持ecm组织构成的完整性，通过简单的化学修饰高效地制备了一类新型结构的仿生糖聚肽。

17、(2)本发明糖聚肽的分子结构有效降低了聚合物的正电荷密度，极大地提高了水凝胶的生物相容性，软骨细胞活细胞比例提升至95％以上；而且，通过席夫碱反应实现了低聚合物浓度的糖聚肽水凝胶的快速制备；此外，席夫碱键赋予聚合物一定自愈性而改善普通水凝胶应力脆断的不足。

18、(3)本发明糖聚肽水凝胶具有可调节的微孔结构，自身结构还原了软骨细胞生长的微环境，为软骨细胞生长，增殖及ecm再沉积提供适宜的空间保障；而且，糖聚肽水凝胶具有可调节的生物降解性与软骨组织再生速度相匹配，为正在发育的软骨细胞提供支撑的同时发生降解为再生组织腾出生长空间。

19、(4)本发明以模拟软骨细胞外基质中的蛋白聚糖为出发点，提供一类新型的仿生糖聚水凝胶新体系，其不仅具有优异的生物相容性及抗溶胀性，而且实现了软骨组织再生与水凝胶降解动态平衡，解决了现有水凝胶体系中降解速率过快，应力脆断及无法维持软骨细胞表型等问题。

20、(5)本发明制备方法简单，价格便宜，操作方便，具有临床转化应用潜能，为构建临床相关的软骨组织再生生物材料设计提供了新思路和新策略，值得推广应用。

技术特征：

1.一种仿生糖聚肽水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述聚赖氨酸为α-聚赖氨酸ppl的一种，聚赖氨酸的重均分子量为3500-100000da。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述聚赖氨酸为α-聚赖氨酸ppl，α-聚赖氨酸ppl的重均分子量为10000-100000da。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述糖酸内脂为葡萄糖酸内脂，糖酸内脂的接枝率为10-60％。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述糖酸内脂的接枝率为50％。

6.一种权利要求1至5中任一项所述的制备方法所得到的仿生糖聚肽水凝胶，其特征在于：所述水凝胶冻干后的孔径为80-140μm，优选孔径100-140μm，pbs溶胀率100-120％，孔隙率50-70％，pbs中的28天后的降解率为90-100％。

7.如权利要求6所述的仿生糖聚肽水凝胶，其特征在于，其合成过程为：

8.如权利要求6所述的仿生糖聚肽水凝胶，其特征在于：糖肽pod水凝胶的降解性检测步骤为，将不同比例的糖肽pod水凝胶分别置于磷酸盐缓冲溶液pbs和二型胶原酶溶液中，于37℃不同时间点测量水凝胶干重变化，每3天换一次液，使用降解公式计算降解率＝(wo-wt)\wox100％，其中，wo和wt分别指第0天和每个时间点的水凝胶干重。

9.如权利要求8所述的仿生糖聚肽水凝胶，其特征在于：所述磷酸盐缓冲溶液pbs和二型胶原酶溶液中的28天后的降解率分别为90-100％和20-50％。

10.一种权利要求1至5中任一项所述的制备方法所得到的仿生糖聚肽水凝胶在软骨缺损修复方面的应用。

技术总结
本发明涉及一种仿生糖聚肽水凝胶的制备及其软骨缺损修复的应用，其制备方法为：将聚赖氨酸和糖酸内脂溶解在DMSO中，加入催化剂三乙胺，在25‑70℃下剧烈搅拌1‑3天后，将反应液转移到透析袋中，并在去离子水中透析2‑3天，冷冻干燥后得到产物糖修饰聚赖氨酸；将葡聚糖溶解于蒸馏水中，加入高碘酸钠，室温搅拌24h，将反应产物转移到透析袋中，在去离子水中透析48h，冷冻干燥后得到产物氧化葡聚糖；将以上所得产物溶于PBS中，将两种溶液按相同体积混合，借助席夫碱反应，在37℃水浴中反应，得到糖肽POD水凝胶；本发明同现有技术相比，解决了现有水凝胶体系中降解速率过快，应力脆断及无法维持软骨细胞表型等问题。

技术研发人员：胡颖涵,陆家瑜
受保护的技术使用者：上海市第六人民医院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15