中国男子体操
29卷6期
2010年12月
ChineseJournalofBiomedicalEngineering
V01.29No.6
December2010
温敏型可注射水凝胶的制备研究
刘玲秀胡帼颖刘欣顾汉卿
(天津医科大学生物医学工程系，天津300070)
(天津市泌尿外科研究所，天津300211)
摘要：为得到应用于软组织重建的新型可注射组织工程支架材料，将经交联合成的HA交联凝胶(XLHA)，分别 与降解性能不同的两种温敏型材料聚N.异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)凝胶和甲基纤维素(MC)，在常温下共混合成
XLHA—PNIPAAm与XLHA—MC可注射水凝胶，分析XLHA—PNIPAAm与XLHA—MC水凝胶的可注射性能，耐酶解性
能，温敏性能和化学结构，并进行溶血试验与细胞毒性试验评价可注射凝胶的生物相容性.研究获得了XLHA—
PNIPAAm的可注射水凝胶的制备条件，并证实了分别将不可降解材料PNIPAAm 与可降解材料MC和HA共混均
能有效延缓HA的降解，且PNIPAAm延缓HA降解的效果更为显着.辐照剂量为5kGy,MBAAm/NIPAAm(M/M)
=
0.015,NIPAAm单体浓度为3%，制备的PNIPAAm与XLHA共混制备的XLHA—PNIPAAm可注射凝胶的耐酶解性
能最佳.差示扫描量热仪(DSC)检测显示XLHA—PNIPAAm的温敏性较为稳定.两
种复合凝胶的细胞毒性和溶血
试验均合格，且XLHA—PNIPAAm水凝胶的生物相容性要好于XLHA.MC凝胶. 关键词：透明质酸；聚N一异丙基丙烯酰胺；甲基纤维素；可注射凝胶；组织工程
中图分类号R3l8.O8文献标识码A文章编号0258-8021(2010)06-0901-08 StudyonPreparationofTemperature-SensitiveInjectableHydrogel
LIULing.XiuHUGuo.YingLIUXinGUHan—Qing'. (BiomedicalErtgineeringCollege,TianjinMedicalUniversity,Tianjin300070,China) (TianjinInstituteofUrologicalSurgery,Tianjin30021l,China)
Abstract:Inordertogetasortofnewscaffoldmaterialforsofttissuereconstruction,weprepare dXLHA
法国社会学家PNIPAAmandXLHA-MCinjectablehydrogelsbyblendingcrosslinkedHA(XLHA)andt wotemperature?
sensitivematerials,poly(N-isopropylacrylamide)(PNIPAAm)andMethylcellulose(MC) withdifferent
degradability,respectively.Theinjectablility,enzymaticbiodegradability,temperature—sensitivity,structure
vb图书管理系统cytotoxicityandhemolysisofthemweretested.ThepreparationformulaofXLHA—PNIPAAminjectablehydrogel
wasobtained,anditwasverifiedthataddingnon—degradablematerialPNIPAAmcouldpostponethedegradation ofHAmoreeffectivelythanthatofthedegradablematerialMC.PNIPAAm,preparedwith5k Gydose
radiation,MBAAm/NIPAAm(M/M)=rconcentration=3%.producedXLH A.PNIPAAmwith
theslowestenzymaticdegradationrate.DSC(DifferentialScanningCalorimetry)detection revealedthat
temperature?sensitivityoftheXLHA—PNIPAAmwasmorestablethanthatofXLHA-MC.Twocomposite hydrogelswerequalifiedincytotoxicityandhemolysistests,andthebiocompatibilityofXL HA.PNIPAAm
hydrogelwasbetterthanthatofXLHA—MChydroge1.
宜春学院学报
Keywords:hyaluronan;poly(N—isopropylacrylamide);methylcellulose;injectablehydrogel;tissueengineering
doi:10.3969/j.issn.0258?8021.2010.06.018
收稿Et期:2010-04-23，修回日期:2010~6-12
基金项目：国家重点基础研究发展(973)计划(2009CB930000)
通讯作者.E-mail:**************
中国生物医学工程
引言
软组织的修复和功能重建是现代医学面临的
一
大难题.将可注射水凝胶作为组织工程支架材
料，实现体内的软组织重建，有望为细胞的新陈代
谢提供良好的传输通道和的丰富水环境.此外，可
注射水凝胶在体内与修复组织之间嵌合连接好，可
塑性好，且能够实现原位注射达到微创目的，操作
简单方便，近年来成为了组织工程领域的新
热点卜.
透明质酸(hyaluronan,HA)是广泛分布在软结
缔组织细胞外基质中的主要蛋白多糖，具有良好的
相容性和黏弹性，能促进机体软组织的修复与再
生，因此，利用透明质酸作为支架材料是组织工程
领域重要的研究内容，也是软组织重建的重要发展
方向.然而，透明质酸应用于组织工程支架有降解
速度快，体内停留时间短，机械强度低等不足，需进
行交联改性，以提高其机械强度并减缓其在组织中
2012年浙江高考作文的降解速度，更好地满足软组织重建的需求-4.
就构建组织工程支架的可注射凝胶而言，材料
的热力学可逆性至关重要，即常温下材料流动性较
强，利于注射，而体温下材料固化，形成支架.透明
质酸虽是促进组织生长的生物材料，但不具备热力
学可逆性.
N一异丙基丙烯酰胺(N-isopropylacrylamide, NIPAAm)交联后形成的水凝胶聚N.异丙基丙烯酰
胺(poly(N?-isopropylacrylamide),PNIPAAm)则是一
种典型的热缩温敏性材料，已被广泛应用于生物医
学领域，如酶的固定，释放药物的温控开关功能
等.我们的前期工作已经证实了PNIPAAm水
凝胶是一种良好的热缩温敏性材料，其相转变温度
大约为32℃，且具备良好的生物相容性.
甲基纤维素(methylcellulose,MC)是一种非离
子纤维素醚，在一定的甲基取代度范围内具有水溶性，其水溶液在温度升高到一定温度后，溶液将会
发生完全可逆溶胶一凝胶相转变.这种温敏型MC
水凝胶具有许多优越性能：高含水量，与组织相似
的弹性和较好的生物相容性，在组织工程，药物释
放等领域中有着许多潜在应用.国外已有报道将
其与HA的结合作为脊髓损伤的药物释放的可注射凝胶体系，凝胶除了能迅速凝胶化，还具有
可降解，生物相容性好等优点.
综上，为同时发挥HA的理化，生物学特性和PNIPAAm与MC的温敏特性，以期应用于软组织的组织工程重建，本研究尝试将HA与不可降解温敏
型材料PNIPAAm制备出XLHA.PNIPAAm可注水射凝胶，并与文献[8]中的HAMC进行可注射性能，降
解性能与生物相容性初步评价的比较.
1材料与方法
1.1材料
采用的HA相对分子质量大约为1.8x10.Da;
丁二醇缩水甘油醚(1,4-Butanedioldiglyeidylether, BDDE，购自于Aldrich)，浓度为95%一97%; NIPAAm，分析纯，日本KOHJIN公司;N,N.亚甲基双丙烯酰胺(N,N-Methylenebisacrylamide, MBAAm)，分析纯；甲基纤维素(methylcellnlose, MC),A15PREMLV，美国陶氏化学公司，原料均未
经过其他处理.Co603，辐射源，天津市技术物理研究所.
1.2方法
1.2.1交联透明质酸衍生物的制备
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室温条件下，将HA粉末溶解于0.2MNaOH
溶液中，配置成10%HA溶液.均匀搅拌30min，静
置2h使其充分溶胀.
取一定量的HA凝胶，按BDDE/HA(M/M)=
1:1，加入BDDE，常温搅拌30min，充分混匀，将体
系置于50℃水浴中反应6h，反应结束后，加人一定浓度的HC1溶液中和溶胀处理，形成4%的HA—BDDE水凝胶即XLHA凝胶.
1.2.2聚N一异丙基丙烯酰胺的制备
配制一系列浓度(1,3,5,8,10和15wt%)的NIPAAm水溶液，将交联剂MBAAm按MBAAm/ NIPAAm(M/M)=0,0.0075,0.015溶解在
NIPAAm水溶液中，搅拌均匀，通氮气30min，封口. 常温下Co60源释放的射线辐照，剂量率为1
kGy/h，总剂量大小分别为5,20和30kGy.将辐射
制备的PNIPAAm水凝胶取出，浸于40℃水浴中，待凝胶均匀收缩后取出,25cI=水浴溶胀，反复漂洗去除单体，冷冻干燥.
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