一种可注射水凝胶及其制备方法与应用

本发明涉及骨科植入材料，特别涉及一种可注射水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术：

1、感染性骨缺损是开放性骨外伤后常见的骨科疾病，是临床外科医生面临的重要问题。由于局部病原体的侵袭和随后的供血不足、坏死组织的扩散、成骨细胞的凋亡等，通常会导致感染性骨缺损部位成骨能力严重下降，从而导致骨愈合延迟。因此，通过针对细菌和骨髓基质细胞(bmscs)，消除原位病原菌感染，同时在骨缺损界面构建成骨微环境，一直被认为是治疗感染性骨缺损最合理的策略。伴着骨免疫学的进步，免疫调节在细菌清除和骨愈合中的关键作用逐渐被阐明。其中，巨噬细胞是免疫应答最重要的效应细胞之一，可分泌多种细胞因子直接影响初始炎症、bmscs募集以及随后的分化和矿化。因此，同时具有抑菌、促巨噬细胞m2极化以及诱导bmscs成骨分化的生物材料将有望进一步加速感染性骨缺损的修复。

2、迷迭香酸(ra)是一种天然酚类化合物，存在于紫草科和唇形科等多种植物中，具有咖啡酸和3，4-二羟基苯基乳酸的酯结构。ra不仅具有广谱抗菌活性，而且具有诱导巨噬细胞m2极化的潜力。硅酸镁锂(lap)是一种合成粘土，由圆盘状晶体(直径约25nm，高0.92nm)组成。2％的lap水溶液可以介导lap晶体自组装形成触变的水凝胶。研究表明，即便是在缺乏bmp-2等外源性生长因子的情况下，lap也能在体内通过其降解产物mg2+、si(oh)4、li+等可上调骨相关基因的表达和促进i型胶原合成从而发挥促骨形成作用。

3、近年来，可注射水凝胶在组织工程领域得到广泛应用，它可以用微创注射方法取代植入手术，且可以形成任何想要的形状，以匹配不规则的缺陷。因此，具有高结构适应性、微创性、组织相似性、药物递送能力等特点的可注射性水凝胶被认为是感染性骨缺损修复的理想候选材料。然而，如何将上述具有抗菌、免疫调节以及促成骨分化的组分整合并形成可注射水凝胶中仍然是一个巨大的挑战。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种可注射水凝胶及其制备方法与应用，该水凝胶兼具良好免疫调节功能、成骨诱导、生物相容性和抗菌性，可用于治疗感染性骨缺损。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、在本发明的第一方面，提供了一种可注射水凝胶的制备方法，所述方法包括：

4、将透明质酸氧化获得氧化透明质酸，并加去离子水配成氧化透明质酸溶液；

5、将4-氨基苯硼酸加入所述氧化透明质酸溶液中，搅拌均匀得到aoha，并加去离子水配成aoha溶液；

6、将迷迭香酸、硅酸镁锂加入到所述含有aoha的溶液中混匀反应，得到可注射水凝胶。

7、进一步地，所述氧化透明质酸溶液中，所述氧化透明质酸与去离子水的物质的量比例为1.5:1-10:1。

8、进一步地，所述4-氨基苯硼酸与所述氧化透明质酸的物质的量的比值为1:5-4:5。

9、进一步地，所述aoha溶液中，所述aoha与去离子水的物质的量比例为1:50-1:20。

10、进一步地，所述迷迭香酸加入到所述含有aoha的溶液中的浓度为25-50mg/ml。

11、进一步地，所述迷迭香酸与所述aoha的物质的量的比值为1:2-1:10，所述硅酸镁锂与所述aoha的物质的量的比值为3:1-5:1。

12、在本发明的第二方面，提供了采用所述方法制备得到的可注射水凝胶。

13、在本发明的第三方面，提供了所述的可注射水凝胶在制备用于感染性骨缺损修复的材料中的应用。

14、本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

15、1、本发明的可注射水凝胶，所述水凝胶是通过席夫碱反应将氧化透明质酸与4-氨基苯硼酸连接起来后将迷迭香酸作为药物载入体系中，硅酸镁锂对该体系提供碱性环境从而形成第一级网络，后硅酸镁锂自身的“卡片工”结构形成第二级网络对第一级网络起到增强作用从而制成的。由于希夫碱键、硼酸酯键和静电相互作用的可逆性，aoha-ra/lap水凝胶不仅可以注射，而且在剪切减薄后表现出自增强的特性。

16、本发明的可注射水凝胶植入大鼠感染性骨缺损部位后，可以在较长时间内持续释放迷迭香酸和硅酸镁锂，在缺陷界面上构建了一个同时具有抗菌、骨诱导和免疫调节功能的成骨微环境，从而起到修复感染性骨缺损的效果。

17、2、以往治疗感染性骨缺损都是针对细菌和bmscs。本发明则是利用迷迭香酸的免疫调节作用，再结合其抗菌作用和硅酸镁锂的成骨诱导功能，从而起到三位一体的治疗作用。

18、3、本发明中利用硅酸镁锂的碱性，为水凝胶一级网络成功构建提供条件，同时巧妙利用了硅酸镁锂的自身结构形成二级网络，并对第一级网络起到增强作用。水凝胶在剪切减薄后表现出自增强的特性，使其在体内注射后能够与骨缺损界面自适应贴合。

技术特征：

1.一种可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，所述氧化透明质酸溶液中，所述氧化透明质酸与去离子水的物质的量比例为1.5:1-10:1。

3.根据权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，所述4-氨基苯硼酸与所述氧化透明质酸的物质的量的比值为1:5-4:5。

4.根据权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，所述aoha溶液中，所述aoha与去离子水的物质的量的比值为1:50-1:20。

5.根据权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，所述迷迭香酸加入到所述含有aoha的溶液中的浓度为25-50mg/ml。

6.根据权利要求1所述的可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，所述迷迭香酸与所述aoha的物质的量的比值为1:2-1:10，所述硅酸镁锂与所述aoha的物质的量的比值为3:1-5:1。

7.根据权利要求1-6任一项所述方法制备得到的可注射水凝胶。

8.权利要求7所述的可注射水凝胶在制备用于感染性骨缺损修复的材料中的应用。

技术总结本发明提供一种可注射水凝胶及其制备方法与应用，所述方法包括：将透明质酸氧化获得氧化透明质酸，并加去离子水配成氧化透明质酸溶液；将4‑氨基苯硼酸加入所述氧化透明质酸溶液中，搅拌均匀得到AOHA，并加去离子水配成AOHA溶液；将迷迭香酸、硅酸镁锂加入到所述含有AOHA的溶液中混匀反应，得到可注射水凝胶。该水凝胶兼具良好的免疫调节功能、成骨诱导、生物相容性和抗菌性，可用于治疗感染性骨缺损。技术研发人员：王正,喻爱喜,冉家兵,褚莹受保护的技术使用者：武汉大学中南医院技术研发日：技术公布日：2024/12/2