一种新型海洋胶原蛋白复合水凝胶的制备及评价_伍乐.pdf

第3 6卷 第5期高分子通报V o l.3 6,N o.52 0 2 3年5月P O L YME R B U L L E T I NM a y,2 0 2 3收稿:2 0 2 2-0 8-1 0;修回:2 0 2 2-0 9-1 5基金项目:国家自然科学基金项目(2 0 9 7 6 0 6 8)作者简介:伍乐(1 9 9 7-),女,硕士,暨南大学生命科学技术学院生物与医药专业*通讯联系人:段书霞,高级工程师。E-m a i l:d u a n s xy a d u g r o u p.c o m,T e l:1 3 7 8 1 9 5 2 9 9 9;敖宁建,研究员,博(硕)生导师,研究方向为新型医用高分子材料与医疗器械产品的研发。E-m a i l:t a o n j j n u.e d u.c n,T e l:1 3 6 6 0 5 9 6 7 6 6本文附有电子支持信息,与本文一并刊登在w ww.g f z t b.c o md o i:1 0.1 4 0 2 8/j.c n k i.1 0 0 3-3 7 2 6.2 0 2 3.0 5.0 0 9研究论文一种新型海洋胶原蛋白复合水凝胶的制备及评价伍乐1,3,李艳艳1,付迎坤3,4,潘红福3,常聪3,郑自琪3,张正男3,4,李日旺1,段书霞3,4*,敖宁建1,2*(1.暨南大学生命科学技术学院,广州 5 1 0 6 3 2;2.广东省教育厅生物材料重点实验室,广州 5 1 0 6 3 2;3.河南亚都实业有限公司,新乡 4 5 3 0 0 0;4.河南省医用防护用品重点实验室,新乡 4 5 3 0 0 0)摘要:海星具有很强的再生能力,体壁中含有丰富的胶原蛋白(S S C)。以甲基丙烯酸化透明质酸(HAMA)和甲基丙烯酸化胶原蛋白(S S CMA)为原料,复合海洋源小球藻生长因子(C G F),采用紫外光交联法制备复合水凝胶,并对复合水凝胶的力学性能、溶胀性、降解性能、微观结构进行分析,同时验证了复合水凝胶对细胞的毒性及增殖作用。通过扫描电镜观察到S S CMA/HAMA/C G F复合水凝胶具有明显的孔状结构,随着HAMA比例的增加,水凝胶的力学性能也得到了提高。当HAMA的添加量为6 0%时,复合水凝胶在2 4 h内的溶胀率最大,可达到 其 自 身 重 量 的5倍 左 右。经 过3 0天,S S CMA/HAMA/C G F-7 5发 生 最 大 量 的 降 解。S S CMA/HAMA/C G F复合水凝胶对小鼠表皮成纤维细胞(L 9 2 9)无毒副作用,表现出良好的细胞相容性,且对小鼠胚胎成纤维细胞(N I H-3 T 3)具 有 明 显 的 增 殖 作 用,其 中S S CMA/HAMA/C G F-6 0对 细 胞 的 增 殖 率 最 大,可 达1 2 9.7 0%。关键词:海星壳胶原蛋白;透明质酸;光交联;水凝胶;细胞毒性P r e p a r a t i o n a n d E v a l u a t i o n o f U V C r o s s-l i n k e d M a r i n e C o l l a g e n/H y a l u r o n i c A c i d C o m p o s i t e H y d r o g e lWU Y u e1,3,L I Y a n-y a n1,F U Y i n g-k u n3,4,P AN H o n g-f u3,CHAN G C o n g3,Z HE N G Z i-q i3,Z HAN G Z h e n g-n a n3,4,L I R i-w a n g1,DUAN S h u-x i a3,4*,AO N i n g-j i a n1,2*(1.C o l l e g e o f L i f e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,J i n a n U n i v e r s i t y,G u a n g z h o u 5 1 0 6 3 2,C h i n a;2.K e y L a b o r a t o r y o f B i o m a t e r i a l s,E d u c a t i o n D e p a r t m e n t o f G u a n g d o n g P r o v i n c e,G u a n g z h o u 5 1 0 6 3 2,C h i n a;3.H e n a n Y a d u I n d u s t r i a l C o.L t d.,X i n x i a n g 4 5 3 0 0 0,C h i n a;4.K e y L a b o r a t o r y o f M e d i c a l P r o t e c t i v e E q u i p m e n t,H e n a n P r o v i n c e,X i n x i a n g 4 5 3 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:S t a r f i s h h a v e s t r o n g r e g e n e r a t i v e a b i l i t i e s a n d a r e r i c h i n c o l l a g e n(S S C)i n t h e i r b o d y w a l l s.U s i n g m e t h a c r y l a t e d h y a l u r o n i c a c i d(HAMA)a n d m e t h a c r y l a t e d c o l l a g e n(S S CMA)a s r a w m a t e r i a l s,c o m b i n e d w i t h m a r i n e s o u r c e C h l o r e l l a g r o w t h f a c t o r(C G F),t h e c o m p o s i t e h y d r o g e l w a s p r e p a r e d b y u l t r a v i o l e t c r o s s-l i n k i n g m e t h o d,a n d t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s,s w e l l i n g p r o p e r t i e s,d e g r a d a t i o n p r o p e r t i e s a n d m i c r o s t r u c t u r e o f t h e c o m p o s i t e h y d r o g e l s w e r e a n a l y z e d,a n d t h e t o x i c i t y a n d p r o l i f e r a t i o n e f f e c t s o f t h e c o m p o s i t e h y d r o g e l s o n c e l l s w e r e a l s o v e r i f i e d.T h e S S CMA/HAMA/C G F c o m p o s i t e h y d r o g e l s w e r e o b s e r v e d b y s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s-5期伍乐等:一种新型海洋胶原蛋白复合水凝胶的制备及评价c o p y t o h a v e a n o b v i o u s p o r e-l i k e s t r u c t u r e,a n d t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e h y d r o g e l s w e r e a l s o i m p r o v e d w i t h t h e i n c r e a s e o f t h e HAMA r a t i o.Wh e n t h e a d d i t i o n a m o u n t o f HAMA i s 6 0%,t h e s w e l l i n g r a t e o f t h e c o m p o s i t e h y d r o g e l w i t h i n 2 4 h i s t h e l a r g e s t,w h i c h c a n r e a c h a b o u t 5 t i m e s o f i t s o w n w e i g h t.A f t e r 3 0 d a y s o f d e g r a d a t i o n,S S CMA/HAMA/C G F-7 5 u n d e r g o e s t h e g r e a t e s t a m o u n t o f d e g r a d a t i o n.S S CMA/HAMA/C G F c o m p o s i t e h y d r o g e l h a s n o t o x i c a n d s i d e e f f e c t s o n m o u s e e p i d e r m a l f i b r o b l a s t s(L 9 2 9),s h o w s g o o d c y t o c o m-p a t i b i l i t y,a n d h a s o b v i o u s p r o l i f e r a t i o n e f f e c t o n m o u s e e m b r y o n i c f i b r o b l a s t s(N I H-3 T 3),a m o n g w h i c h S S CMA/HAMA/C G F-6 0 h a d t h e h i g h e s t c e l l p r o l i f e r a t i o n r a t e,r e a c h i n g 1 2 9.7 0%.K e y w o r d s:S t a r f i s h s h e l l c o l l a g e n;H y a l u r o n i c a c i d;P h o t o c r o s s l i n k i n g;H y d r o g e l;C y t o t o x i c i t y 皮肤是人体面积最大的器官,也是人体抵御外部刺激的第一道防线13,在解剖学方面,皮肤由三个不同的层组成:无血管表皮、高度血管化的较厚真皮和血管化良好的皮下组织47。体外皮肤损伤,如烧伤、冻伤等以及各种皮肤病或其他疾病都会导致皮肤大面积损伤,治疗需要大量的皮肤源81 0。科学家认为,皮肤损伤的关键问题在于找到合适的皮肤替代物。皮肤替代物可以分为传统皮肤替代物和组织工程皮肤1 1,1 2。传统皮肤替代物主要包括同种人工合成膜、同种异体皮和异种皮,由于这些皮肤替代物存在自体皮皮源不足、异种皮免疫原性及传染病等缺点,因此组织工程皮肤成为众多科学家研究的重点之一。基于对皮肤的大量需求和伦理等各方面的考虑,开发一种用于皮肤再生、快速促进伤口愈合,且具有良好的生物相容性和低免疫原性的组织工程皮肤敷料具有很大的科学研究价值和临床应用价值1 3。组织工程皮肤由支架材料、细胞和生长因子组成。支架材料主要包括天然生物支架材料、合成生物支架材料和复合支架。天然生物支架材料具有无毒、可降解等优点,但单一的材料无法同时满足力学强度和生物相容性的要求1 4;人工合成生物材料可提高细胞对支架的