磁响应性复合水凝胶及其制备方法和应用

    技术2025-03-03  47


    本发明属于生物医用材料,涉及一种磁响应性复合水凝胶,本发明还涉及该复合水凝胶的制备方法和应用。


    背景技术:

    1、动员内源性干细胞促进退变椎间盘再生的策略,尚面临三大挑战:首先,目前尚缺乏有效的方式靶向招募椎间盘内源性干细胞;其次,在组织生长发育过程中,内源性干细胞的活性降低和数量耗竭;最后,椎间盘是一个无血管的免疫豁免器官,退变或损伤椎间盘常伴随局部炎症风暴和氧化应激,这种恶劣的微环境影响干细胞的活性。原位组织再生是一个精准而复杂的多阶段过程,单一方面的再生策略往往修复效果有限。因此,需要设计一种原位组织工程材料,能够对组织再生过程进行时序性精确调控,以靶向募集干细胞,精准调控细胞命运,优化胞外微环境,从而促进椎间盘的修复。这对于推动椎间盘修复具有重要意义。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种磁响应性复合水凝胶,具有生物相容性高、可靶向募集gd2+髓核干细胞并促进其增殖及定向分化的特点。

    2、本发明的另一个目的是提供上述复合水凝胶的制备方法。

    3、本发明的第三个目的是提供上述复合水凝胶在促进椎间盘修复方面的应用。

    4、本发明所采用的技术方案是,磁响应性复合水凝胶的制备方法,具体按照以下步骤实施:

    5、步骤1、利用聚乙二醇、聚乙烯亚胺和乙酰丙酮铁制备超顺磁性纳米微粒peg/pei-spions;

    6、步骤2、制备适配体db67修饰的钯化氢纳米粒子pdh-apt;

    7、步骤3、将丙烯酰胺、透明质酸和1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐粉末加入到去离子水中形成溶液,在不断搅拌过程中加入n-羟基琥珀酰亚胺、2-吗啉乙磺酸、peg/pei-spions纳米粒子、pdh-apt纳米粒子、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、甲基乙二胺和过硫酸铵,然后在真空条件下,快速倒入48孔板中,获得peg/pei-spions@pdh-apt@paam/ha复合水凝胶。

    8、本发明所采用的另一个技术方案是,磁响应性复合水凝胶,其是由上述制备方法制备得到。

    9、本发明所采用的第三个技术方案是,上述磁响应性复合水凝胶在促进椎间盘修复方面的应用。

    10、本发明的有益效果是:

    11、本发明方法利用聚乙二醇(peg)、聚乙烯亚胺(pei)包被修饰超顺磁性纳米微粒(spions),获得的peg/pei-spions分散性良好、生物相容性高且仍具有明显的超顺磁性;利用db67适配体(apt)修饰钯化氢纳米粒子(pdh),获得pdh-apt纳米粒子;再以聚丙烯酰胺(paam)、透明质酸(ha)以及peg/pei-spions作为主成分,n,n'-亚甲基双丙烯酰胺(mbaa)和四甲基乙二胺(temed)作为交联剂,过硫酸铵(aps)作为引发剂,加入pdh-apt纳米粒子,合成物理化学性能良好、磁特性优良的磁响应性复合水凝胶peg/pei-spions@pdh-apt@paam/ha。将该水凝胶植入退变椎间盘内,适配体db67释放后靶向募集gd2+髓核干细胞,外部动态磁场作用于磁性水凝胶,可生成耦合于细胞外基质的微机械力,对募集而来的细胞进行机械训练,促进其增殖及定向分化,同时pdh纳米酶可发挥抗氧化应激、抗炎作用,从而促进椎间盘的修复。



    技术特征:

    1.磁响应性复合水凝胶的制备方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:

    2.根据权利要求1所述的磁响应性复合水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤1具体为:

    3.根据权利要求1所述的磁响应性复合水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤2中,先将钯化氢纳米颗粒与n-乙酰基-l-半胱氨酸混合溶于超纯水中,超声并磁力搅拌后高速离心,得pdhs-nac,再将pdhs-nac纳米溶液与适配体溶液混合,冰水浴超声及搅拌,得pdh-apt纳米粒子。

    4.根据权利要求3所述的磁响应性复合水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤2具体为:

    5.根据权利要求1所述的磁响应性复合水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤3中各原料的质量百分比分别为:

    6.磁响应性复合水凝胶,其特征在于,其是由权利要求1-5任一所述的制备方法制备得到。

    7.根据权利要求1-6任一所述的磁响应性复合水凝胶在促进椎间盘修复方面的应用。


    技术总结
    本发明公开了磁响应性复合水凝胶。本发明还公开了上述水凝胶的制备方法,包括:制备超顺磁性纳米微粒PEG/PEI‑SPIONs;制备适配体DB67修饰的钯化氢纳米粒子PdH‑Apt;利用丙烯酰胺、透明质酸和1‑乙基‑3‑(3‑二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、N‑羟基琥珀酰亚胺、2‑吗啉乙磺酸、PEG/PEI‑SPIONs纳米粒子、PdH‑Apt纳米粒子、N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺、甲基乙二胺和过硫酸铵制备PEG/PEI‑SPIONs@PdH‑Apt@PAAm/HA复合水凝胶。本发明还公开了上述水凝胶在促进椎间盘修复方面的应用。本发明复合水凝胶具有生物相容性高、可靶向募集GD2<supgt;+</supgt;髓核干细胞并促进其增殖及定向分化的特点。

    技术研发人员:黄景辉,夏冰,薛博瑞,鹿蕾,罗贝尔,高楗勃
    受保护的技术使用者:中国人民解放军空军军医大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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