本技术介绍了一种制备抗疲劳双网络复合水凝胶的方法及其在水凝胶领域的应用。该复合水凝胶由两个网络构成,第一网络为半结晶PVA聚合物,通过循环冻融过程形成;第二网络则由其他聚合物构成,与第一网络相互渗透。这种结构赋予了水凝胶优异的抗疲劳性能,使其在多种应用场景中展现出卓越的耐用性和稳定性。
背景技术
水凝胶是含有大量水(>80%)的三维聚合物网络,其结构完整性与天然细胞外基质(ECM)相似。水凝胶因其高含水量而具有固有的生物相容性,被认为是组织工程中最具吸引力的支架候选者之一。不幸的是,它们没有表现出承载应用中使用的支架所要求的理想断裂韧性和强度。为了克服这一障碍,人们一直在努力加强或强化水凝胶的力学性能,例如加入无机纳米粒子、配制纳米结构或制备复合水凝胶。
在这些努力中,基于两种不同互穿聚合物网络的复合水凝胶成为增强水凝胶机械性能的独特方式。“Jiehao Chen,Jiahe Huang,Yuhang Hu.3D Printing ofBiocompatible Shape-Memory Double Network Hydrogels.Acsami.2012.0c17622”提出了一种通过熔合沉积法印刷生物相容性形状记忆DN水凝胶的一锅法。将聚丙烯酰胺(PAAm)和明胶两个网络结合到水凝胶油墨中。PAAm网络是共价交联的,并负责永久形状,而明胶网络具有热可逆的交联,并负责固定临时形状,实现了3D可打印的形状记忆DN水凝胶,表现出更高的韧性,有待进一步研究实现其在组织工程中应用。
中国专利CN118697942A(公开日期2024年9月27日)一种软骨修复支架及其制备方法,该软骨修复支架包括聚合物网状支架,聚合物网状支架的空隙中填充有水凝胶,水凝胶中分散有脂质体微球,其中,聚合物网状支架的压缩模量为7.5 9.5MPa。该软骨修复支架具有与天然软骨相匹配的力学性能,以及良好的力学强度与良好的生物相容性。该发明采用聚合物网状支架仍然存在存在细胞亲和力差的问题。
如何制备一种具有有利机械性能、低细胞毒性、良好的合成性质和细胞粘附胶凝性能的水凝胶,使得支架的设计和开发变得容易,应用于组织工程中有待进一步研究。
实现思路