本发明涉及仿生材料
技术领域：
，尤其是涉及一种心肌修复水凝胶及其制备方法。
背景技术：
：天然心肌是电活性组织，其中分布着具有电传导功能的浦肯野纤维。源自窦房结的电信号通过心肌时，通过“兴奋-收缩”藕联作用诱发心肌细胞同步收缩。与此同时，心肌组织还具有优良的力学强度，能够支持心脏搏动时持续的收缩和舒张。因此，用于工程化心肌组织构建的支架材料应同时具有优良的导电性和弹性模量。生物支架在组织工程重建中起到关键性的作用，可以作为药物载体，并且为细胞营造一个仿生的生物微环境，有利于营养物质的传递以及细胞废物的运输，而对于部分缺失或者损伤对于支架的结构要求较高，同时对于手术的方便性要求较高。心肌损伤修复对于支架的要求不仅仅需要有利于心肌细胞的粘附再生，同时需要保证损伤部位不会由于应力作用导致进一步局部损伤的扩大化，因此对于支架材料与损伤部位形状的切合度要求较高，以达到更完整同步的形状的恢复。水凝胶是一种具有亲水基团、能够在水中溶胀但又不溶于水的具有交联三维网状结构的聚合物，是一种重要的功能高分子材料，是当前材料科学的研究热点之一。水凝胶含有亲水性基团，可以在水中大量吸水膨胀，大都含有较高的含水量，模量较低，并能保持固体的性状。水凝胶材料能吸收并保持大量水分，利于细胞营养物质及代谢产物的运输，理化性质可调控，在心肌组织工程中得到大量的研究，但是单一成分的水凝胶通常为电绝缘材料，不利于细胞间电信号的传递。技术实现要素：本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种心肌修复水凝胶及其制备方法，本发明的心肌修复水凝胶具有可注射性，该水凝胶具有和心肌细胞相似的导电特性，同时能吸引血管内皮细胞和血小板的聚集，对心肌细胞的增殖具有明显的促进作用。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：本发明的第一目的是提供了一种心肌修复水凝胶，包括以下重量份数的组分：烯丙基葡聚糖10～70份、吡啶3～10份和血管内皮因子10-6～10-5份。烯丙基葡聚糖由于端烯丙基的存在，在光引发剂的作用下能发生自身交联反应，无需额外的交联剂，降低了毒性作用；吡啶具有良好的生物相容性，同时能提供导电功能，与烯丙基葡聚糖一起联合使用后并不会限制烯丙基葡聚糖的功能，可达到配合作用，血管内皮因子在缓和的环境下能提供水凝胶自身的细胞相容性，同时能引起血管内皮细胞和血小板的聚集，有利于心肌功能的进一步恢复。本发明发明人经过大量研究及试验发现，将烯丙基葡聚糖、吡啶和血管内皮因子复配可使得制备的水凝胶具有明显的导电功能，可提供心肌细胞之间的信号传递介质，细胞的相容性更佳，并且对心肌细胞的增殖具有明显的促进作用。作为本发明所述心肌修复水凝胶的优选实施方式，所述心肌修复水凝胶包括以下重量份数的组分：烯丙基葡聚糖30～60份、吡啶3～7份和血管内皮因子10-6～10-5份。作为本发明所述心肌修复水凝胶的优选实施方式，所述心肌修复水凝胶包括以下重量份数的组分：烯丙基葡聚糖50份、吡啶3份和血管内皮因子10-5份。在本发明的技术方案中，采用特定的重量份数的组分相互配合，使得导电功能达到最佳，更好的吸引血管内皮细胞和血小板的聚集，对心肌细胞的增殖具有更佳明显的促进作用。作为本发明所述心肌修复水凝胶的优选实施方式，所述烯丙基葡聚糖由葡聚糖与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应而得。作为本发明所述心肌修复水凝胶的优选实施方式，所述葡聚糖为ɑ直链葡聚糖。在本发明的技术方案中，ɑ直链葡聚糖具有良好的剪切变稀特性和稳定性，自身结构和细胞基质中存在的粘多糖具有相似的结构，没有细胞毒性，安全性较佳。作为本发明所述心肌修复水凝胶的优选实施方式，所述烯丙基葡聚糖的制备方法包括以下步骤：将葡聚糖溶于二甲基亚砜得到质量浓度为1％～5％的溶液；然后在溶液中加入4-甲基吡咯烷酮和甲基丙烯酸缩水甘油酯，混合均匀室温下反应24～48小时；反应结束后加入氢氧化钠，过滤沉淀，洗涤，冷冻干燥制得。本发明的第二目的是提供了一种如上述心肌修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：s1.将烯丙基葡聚糖溶于水，加入吡啶和血管内皮因子混合均匀得到混合溶液a；s2.将光引发剂溶于n-甲基吡咯烷酮，加至混合溶液a中得到混合溶液b；s3.紫外光照射混合溶液b，获得心肌修复水凝胶。本发明采用可控性的光固化时间，使得水凝胶在修复心肌损伤时，具有较佳的操作方便性，同时能提高损伤部位的填充度。作为本发明所述心肌修复水凝胶的制备方法的优选实施方式，所述光引发剂为光引发剂i2959。在本发明的技术方案中，在光引发剂i2959的作用下，可使得烯丙基葡聚糖能发生自身交联反应，无需额外的交联剂，降低了毒性作用，安全性高。作为本发明所述心肌修复水凝胶的制备方法的优选实施方式，所述紫外光的波长为365nm。作为本发明所述心肌修复水凝胶的制备方法的优选实施方式，所述紫外光照射时间为1～3min。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种心肌修复水凝胶，该心肌修复水凝胶具有明显的导电功能，有利于心肌细胞之间电信号的传递；并且本发明的水凝胶细胞相容性较佳，同时能吸引血管内皮细胞和血小板的聚集，还能对心肌细胞的增殖具有明显的促进作用。附图说明图1为采用本发明的心肌修复水凝胶对心肌细胞活性的影响图。具体实施方式为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。在以下实施例和对比例中，使用的原料如无特殊说明，均来源于市售。烯丙基葡聚糖的制备：烯丙基葡聚糖的制备方法包括以下步骤：将5重量份的葡聚糖溶于200毫升的无水二甲基亚砜溶剂中得到溶液；向溶液中加入1重量份的4-甲基吡咯烷酮和2重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯，混合均匀室温下反应24～48小时；反应结束后逐滴加入氢氧化钠产生沉淀，过滤沉淀，用去离子水洗涤，并用盐酸洗至中性，冷冻干燥制得烯丙基葡聚糖。实施例1、本发明的心肌修复水凝胶本发明的心肌修复水凝胶包括以下重量份数的组分：烯丙基葡聚糖50份、吡啶3份和血管内皮因子10-5份。本发明的心肌修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：s1.将烯丙基葡聚糖溶于200毫升的水中，加入吡啶和血管内皮因子混合均匀得到混合溶液a；s2.将光引发剂i2959溶于n-甲基吡咯烷酮得到质量浓度为0.1％的溶液，取20微升溶液加至混合溶液a中得到混合溶液b；s3.采用波长为365nm的紫外光照射混合溶液b，照射3min，获得心肌修复水凝胶。实施例2、本发明的心肌修复水凝胶本发明的心肌修复水凝胶包括以下重量份数的组分：烯丙基葡聚糖30份、吡啶3份和血管内皮因子10-5份。本发明的心肌修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：s1.将烯丙基葡聚糖溶于200毫升的水中，加入吡啶和血管内皮因子混合均匀得到混合溶液a；s2.将光引发剂i2959溶于n-甲基吡咯烷酮得到质量浓度为0.1％的溶液，取20微升溶液加至混合溶液a中得到混合溶液b；s3.采用波长为365nm的紫外光照射混合溶液b，照射3min，获得心肌修复水凝胶。实施例3、本发明的心肌修复水凝胶本发明的心肌修复水凝胶包括以下重量份数的组分：烯丙基葡聚糖10份、吡啶3份和血管内皮因子10-5份。本发明的心肌修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：s1.将烯丙基葡聚糖溶于200毫升的水中，加入吡啶和血管内皮因子混合均匀得到混合溶液a；s2.将光引发剂i2959溶于n-甲基吡咯烷酮得到质量浓度为0.1％的溶液，取20微升溶液加至混合溶液a中得到混合溶液b；s3.采用波长为365nm的紫外光照射混合溶液b，照射3min，获得心肌修复水凝胶。实施例4、本发明的心肌修复水凝胶本发明的心肌修复水凝胶包括以下重量份数的组分：烯丙基葡聚糖50份、吡啶3份和血管内皮因子10-5份。本发明的心肌修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：s1.将烯丙基葡聚糖溶于200毫升的水中，加入吡啶和血管内皮因子混合均匀得到混合溶液a；s2.将光引发剂i2959溶于n-甲基吡咯烷酮得到质量浓度为0.1％的溶液，取20微升溶液加至混合溶液a中得到混合溶液b；s3.采用波长为365nm的紫外光照射混合溶液b，照射1min，获得心肌修复水凝胶。与实施例1区别仅在于，步骤s3照射1min。实施例5、本发明的心肌修复水凝胶本发明的心肌修复水凝胶包括以下重量份数的组分：烯丙基葡聚糖60份、吡啶7份和血管内皮因子10-6份。本发明的心肌修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：s1.将烯丙基葡聚糖溶于200毫升的水中，加入吡啶和血管内皮因子混合均匀得到混合溶液a；s2.将光引发剂i2959溶于n-甲基吡咯烷酮得到质量浓度为0.1％的溶液，取20微升溶液加至混合溶液a中得到混合溶液b；s3.采用波长为365nm的紫外光照射混合溶液b，照射3min，获得心肌修复水凝胶。实施例6、本发明的心肌修复水凝胶本发明的心肌修复水凝胶包括以下重量份数的组分：烯丙基葡聚糖70份、吡啶10份和血管内皮因子10-5份。本发明的心肌修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：s1.将烯丙基葡聚糖溶于200毫升的水中，加入吡啶和血管内皮因子混合均匀得到混合溶液a；s2.将光引发剂i2959溶于n-甲基吡咯烷酮得到质量浓度为0.1％的溶液，取20微升溶液加至混合溶液a中得到混合溶液b；s3.采用波长为365nm的紫外光照射混合溶液b，照射3min，获得心肌修复水凝胶。对比例1与实施例1相似，区别在于，心肌修复水凝胶不含有血管内皮因子，其余原料与实施例1相同。对比例2与实施例1相似，区别在于，心肌修复水凝胶不含有吡啶，其余原料与实施例1相同。试验例、心肌修复水凝胶性能测试对上述实施例1～6及对比例1～2得到的心肌修复水凝胶采用gb/t16886.5-2017标准在相同环境条件下进行体外理化性能评估，包括机械强度，导电性。并且按照以下步骤测定本发明的心肌修复水凝胶对心肌细胞增殖的情况。1)制备h9c2细胞悬液。2)在96孔板中接种细胞悬液，每孔5000个细胞，每组至少三个平行样本。3)将培养板放入培养箱中预培养12,24和36小时(37℃,5％co2)。4)每孔各加入10μlcck-8溶液。5)将培养板放入培养箱中孵育1-4h。6)酶标仪测定450nm处的吸光值(od)。实验的具体结果如表1-2及图1所示：表1组别平行组数弹性模量(kpa)实施例13180±3实施例23173±1.9实施例33152±1.3实施例43177.8±0.3实施例53186.3±0.6实施例63203.2±0.4对比例13179±0.7对比例23178±2.1表2从表1及表2的数据可知，本发明制备的心肌修复水凝胶具有较佳的机械强度和导电性。对比例2不含有吡啶，其电导率最低，本发明发明人经过大量研究及试验发现，将烯丙基葡聚糖、吡啶和血管内皮因子复配可使得制备的水凝胶具有明显的导电功能，可提供心肌细胞之间的信号传递介质，细胞的相容性更佳。参照图1，本发明制备的心肌修复水凝胶对心肌细胞的增殖具有明显的促进作用，从综合性能比较，实施例1为最佳实施例，有利于心肌细胞之间电信号的传递；并且水凝胶的细胞相容性较佳，同时能吸引血管内皮细胞和血小板的聚集，还能对心肌细胞的增殖具有明显的促进作用。最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种心肌修复水凝胶，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
烯丙基葡聚糖10～70份、吡啶3～10份和血管内皮因子10-6～10-5份。
2.如权利要求1所述的心肌修复水凝胶，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
烯丙基葡聚糖30～60份、吡啶3～7份和血管内皮因子10-6～10-5份。
3.如权利要求2所述的心肌修复水凝胶，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
烯丙基葡聚糖50份、吡啶3份和血管内皮因子10-5份。
4.如权利要求1～3任一项所述的心肌修复水凝胶，其特征在于，所述烯丙基葡聚糖由葡聚糖与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应而得。
5.如权利要求4所述的心肌修复水凝胶，其特征在于，所述葡聚糖为ɑ直链葡聚糖。
6.如权利要求4所述的心肌修复水凝胶，其特征在于，所述烯丙基葡聚糖的制备方法包括以下步骤：
将葡聚糖溶于二甲基亚砜得到质量浓度为1％～5％的溶液；然后在溶液中加入4-甲基吡咯烷酮和甲基丙烯酸缩水甘油酯，混合均匀室温下反应24～48小时；反应结束后加入氢氧化钠，过滤沉淀，洗涤，冷冻干燥制得。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的心肌修复水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1.将烯丙基葡聚糖溶于水，加入吡啶和血管内皮因子混合均匀得到混合溶液a；
s2.将光引发剂溶于n-甲基吡咯烷酮，加至混合溶液a中得到混合溶液b；
s3.紫外光照射混合溶液b，获得心肌修复水凝胶。
8.如权利要求7所述的心肌修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为光引发剂i2959。
9.如权利要求7所述的心肌修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述紫外光的波长为365nm。
10.如权利要求7所述的心肌修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述紫外光照射时间为1～3min。
技术总结本发明涉及仿生材料技术领域，尤其是涉及一种心肌修复水凝胶及其制备方法。本发明的心肌修复水凝胶包括以下重量份数的组分：烯丙基葡聚糖10～70份、吡啶3～10份和血管内皮因子10‑6～10‑5份。本发明的心肌修复水凝胶具有可注射性，该水凝胶具有和心肌细胞相似的导电特性，相容性较佳，同时能吸引血管内皮细胞和血小板的聚集，对心肌细胞的增殖具有明显的促进作用。
技术研发人员：郭瑞;冯龙宝;蓝咏;刘玉
受保护的技术使用者：广州贝奥吉因生物科技股份有限公司
技术研发日：2021.04.13
技术公布日：2021.08.03
