可注射的生物可降解的透明质酸—酪胺交联水凝胶的药物控制释放和组织工程

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注射用交联透明质酸钠凝胶项目风险管理计划

注射用交联透明质酸钠凝胶项目风险管理计划

风险管理计划项目名称:注射用交联透明质酸钠凝胶负责人:编写时间:批准人:批准时间:1、范围产品描述:本产品属于无源植入器械,预期临床适应症为用于面部真皮组织中层至深层注射填充以纠正中重度鼻唇部皱纹,属于130902整形用注射填充物III类医疗器械。

注射用交联透明质酸钠凝胶是以微生物发酵的透明质酸钠为原料,经化学交联制备而成,产品的形态为颗粒状凝胶,主要供医疗机构使用,可用于面部真皮组织中层至深层注射以纠正中重度鼻唇沟皱纹。

通过注射产品于鼻唇沟皱纹软组织,使皮肤凹陷得以填充,恢复平整皮肤。

治疗方法机理清楚、疗效确切,其结构和作用机理与瑞蓝2(Restylane)注射用修饰透明质酸钠凝胶相似,该产品由瑞典Q-Med公司研制,于1996年进入欧洲市场,2003年获得美国的FDA批准上市,2008年获得SFDA批准进入中国市场,目前已在临床上大量应用。

本风险管理计划主要是对产品在其整个生命周期内(包括设计开发、产品实现、最终停用和处置阶段)进行风险管理活动的策划。

2、职责与权限的分配2.1张海龙为风险管理提供适当的资源,对风险管理工作负领导责任。

保证给风险管理、实施和评定工作分配的人员是经过培训合格的,保证风险管理工作执行者具有相适应的知识和经验。

2.2研发人员负责产品设计和开发过程中的风险管理活动,形成风险分析、风险评价、风险控制、综合剩余风险分析评价的有关记录,并编制风险管理报告。

采购人员和检测人员从原料来源和检测方面收集信息并及时反馈给研发人员进行风险评价。

2.3研发人员对所有风险管理文档的整理工作。

3、风险分析3.1研发人员主要分析整个设计开发阶段已知和可预见的危害事件序列,研发人员分析产品生产后已知和可预见的危害事件序列,研发人员收集产品整个生命周期的结果并按照16号令的要求和YY/T0316-2016附录E.1的资料对所有已知和可预见的危害事件序列进行分类,组织各部门进行风险评价和风险控制措施的分析与实施并编制成相应的表格。

基于改性多糖交联的生物可降解水凝胶的合成及其释药性

基于改性多糖交联的生物可降解水凝胶的合成及其释药性

基于改性多糖交联的生物可降解水凝胶的合成及其释药性肖云若;吴晶军;赵骞
【期刊名称】《功能高分子学报》
【年(卷),期】2014(027)002
【摘要】在4-二甲氨基吡啶(DMAP)的催化下,天然高分子海带多糖(Lam)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)发生亲核取代反应,制备出一种新型水溶性生物可降解交联剂——甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝海带多糖(Lam-GMA).以Lam-GMA为交联剂,与丙烯酰胺(AM)单体共聚制备水凝胶.在生理条件与脂肪酶的作用下,对凝胶的溶胀特性和降解行为进行研究.以牛血清白蛋白(BSA)为模型高分子药物,包埋在水凝胶中,研究其降解释药行为.结果表明,GMA接枝到Lam链的反应转化率很高,并且接枝率可控;交联剂用量越大,水凝胶降解所需时间越长;随着水凝胶的降解BSA 缓慢释放.
【总页数】6页(P194-199)
【作者】肖云若;吴晶军;赵骞
【作者单位】浙江大学化学工程与生物工程学系,杭州310027;浙江大学化学工程与生物工程学系,杭州310027;浙江大学化学工程与生物工程学系,杭州310027【正文语种】中文
【中图分类】TQ326.4
【相关文献】
1.甲壳素交联改性制备超级保水凝胶 [J], 杨丹;刘毅;何兰珍
2.基于遥爪型大分子交联剂的动态化学交联水凝胶的黏弹性质 [J], 叶志鹏;谢曼青;谢家礼;赵传壮
3.丙烯酸接枝壳寡糖生物可降解交联剂的合成与表征 [J], 苏宇佳;赵骞;孙建中
4.生物可降解温敏性物理交联水凝胶的研究进展 [J], 毛海良;潘鹏举;单国荣;包永忠
5.辐射交联制备改性CMC水凝胶的溶胀行为研究 [J], 刘鹏飞;彭静;吴季兰
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《整形手术用交联透明质酸钠凝胶》标准中质量控制方法的研究进展

《整形手术用交联透明质酸钠凝胶》标准中质量控制方法的研究进展

《整形手术用交联透明质酸钠凝胶》标准中质量控制方法的研究进展作者:于浩姜爱莉李敏付步芳王召旭来源:《中国美容医学》2020年第12期[摘要]透明质酸(Hyaluronic acid,HA)是人体组织成分之一,广泛存在于人体皮肤、软骨组织、韧带以及眼睛玻璃体中,具有良好的生物相容性、亲水性、粘弹性及低免疫原性。

生物工程生产的交联透明质酸钠凝胶具有相似的生物学特性,是目前最常用的注射微整手术填充材料之一。

该文首先回顾了注射整形行业的发展历史,同时分析了交联透明质酸钠凝胶在整形行业的应用,包括面部除皱、隆鼻颏、瘢痕修复等部分,重点阐述了整形手术用交联透明质酸钠凝胶质量控制的方法,包括交联剂残留量、透明质酸钠含量、溶胀度、蛋白质含量、重金属含量以及分子量等。

结合国内外交联透明质酸钠凝胶的研究动态,提出了今后的发展前景。

[关键词]透明质酸;交联透明质酸钠凝胶;注射整形;质量控制[中图分类号]R622 [文献标志码]A [文章编号]1008-6455(2020)12-0185-05Research Progress of Quality Control Methods in the Standard of Cross-linked Sodium Hyaluronate Gel for Plastic SurgeryYU Hao1,2,JIANG Ai-li1,LI Min1,2,FU Bu-fang2,WANG Zhao-xu2(1.Yantai University, Yantai 264000,Shandong,China;2.National Institutes for Food and Drug Control, Beijing 102629,China)Abstract:Hyaluronic acid (HA) is one of the components of human tissues. It is widely present in human skin, cartilage tissues, ligaments, and vitreous eyes.It has good biocompatibility,hydrophilicity, viscoelasticity,and low immunogenicity.The cross-linked sodium hyaluronate gel produced by bioengineering has similar biological characteristics and is currently one of the most commonly used filling materials for injection microsurgery.This article first reviews the development history of the injection plastic surgery industry,and analyzes the application of cross-linked sodium hyaluronate gel in the plastic surgery industry, including facial wrinkle removal, rhinoplasty, scar repair and other parts, focusing on the use of plastic surgery The method of quality control of sodium hyaluronate gel includes the residual amount of crosslinking agent, sodium hyaluronate content, swelling degree, protein content, heavy metal content and molecular weight. Combining the research development of cross-linked sodium hyaluronate gel at home and abroad, the future development prospects are proposed.Key words:hyaluronic acid;cross-linked sodium hyaluronate gel; injection shaping; quality control透明質酸(Hyaluronic acid,HA)是由双糖单位重复排列而成的线性高分子直链多糖聚合物,是细胞外基质的重要成分,其分子量可达107Da[1]。

新型可注射温敏水凝胶的制备及其释药性能

新型可注射温敏水凝胶的制备及其释药性能

新型可注射温敏水凝胶的制备及其释药性能章永望;赵会英;张娜【期刊名称】《北京化工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2007(034)005【摘要】采用改性壳聚糖作为药物载体制备了一种可注射温敏水凝胶.将单甲氧基醚聚乙二醇2000(mPEG2000)接枝到壳聚糖(CS)上制备壳聚糖接枝产物(mPEG-g-CS);将接枝产物在一定浓度下配制成凝胶溶液,测定其温敏性能;以温敏水凝胶为载体,以布洛芬为模型药物进行体外释放研究.结果表明,mPEG-g-CS水凝胶在体温37℃附近发生溶胶到凝胶的转变,具有良好的温敏性能,在一定的浓度范围内提高mPEG-g-CS浓度可降低相变温度,缩短胶凝时间.体外释药结果表明mPEG-g-CS 水凝胶对模型药物具有缓释作用,有望用作可注射温敏型药物控释载体.【总页数】5页(P535-539)【作者】章永望;赵会英;张娜【作者单位】北京化工大学生命科学与技术学院,北京,100029;北京化工大学生命科学与技术学院,北京,100029;北京化工大学生命科学与技术学院,北京,100029【正文语种】中文【中图分类】R944.1【相关文献】1.新型温敏网络半互穿多孔水凝胶的制备及其固定化酶的研究 [J], 黄婧欣;曾楚楚;郭明2.温敏型可注射水凝胶的制备研究 [J], 刘玲秀;胡帼颖;刘欣;顾汉卿3.载甲氨蝶呤-亚叶酸钙温敏水凝胶的制备及体外释药研究 [J], ZHU Qin;JI Jingou;WANG Dan;GUO Yuanyuan;LIU Yuehua;HAO Shilei4.壳聚糖基可注射温敏互穿水凝胶制备及表征 [J], 魏荣; 许宁侠; 黄赛朋; 温惠云; 杨华; 肖湘华; 李可欣; 薛伟明5.一种注射用温敏型水凝胶的制备及特征分析 [J], 黄永娜;宣德春;梁荣;宋海鑫;苗晋锋;张金秋因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

透明质酸胶束

透明质酸胶束

透明质酸胶束摘要:1.透明质酸胶束的定义和特点2.透明质酸胶束的应用领域3.透明质酸胶束的优势与局限性4.我国在透明质酸胶束研究方面的发展正文:透明质酸(Hyaluronic acid,简称HA)是一种广泛存在于生物体内的天然高分子物质,具有极高的水溶胀性和黏弹性。

近年来,随着科学技术的进步,透明质酸已被广泛应用于医药、化妆品和食品等多个领域。

其中,透明质酸胶束作为一种具有良好生物相容性和生物可降解性的载体,在药物传递、组织工程和生物成像等方面具有重要的应用价值。

透明质酸胶束是由透明质酸分子通过交联反应形成的纳米级粒子,其直径在几十到几百纳米之间。

这种特殊的结构使得透明质酸胶束具有良好的透明性、黏弹性和生物活性。

透明质酸胶束可以在体内长时间保持稳定,同时能够有效地减轻组织炎症反应和促进伤口愈合。

透明质酸胶束在医药领域的应用主要包括药物载体、组织工程支架和生物成像等。

作为药物载体,透明质酸胶束可以提高药物的生物利用度和稳定性,减少药物在体内的分布和排泄。

在组织工程中,透明质酸胶束可以作为细胞支架,促进细胞生长和分化。

此外,透明质酸胶束还可以作为生物成像剂,用于实时监测疾病进展和治疗效果。

尽管透明质酸胶束具有许多优势,但仍存在一些局限性。

例如,其制备工艺相对复杂,生产成本较高;在体内分布和代谢机制尚不完全明确,需要进一步研究。

我国在透明质酸胶束研究方面取得了显著进展。

近年来,我国研究人员在透明质酸胶束的制备、性能研究、生物医学应用等方面取得了一系列创新成果。

此外,我国政府和企业也积极推动透明质酸胶束的产业化发展,为相关领域的研究提供了有力支持。

总之,透明质酸胶束作为一种具有广泛应用前景的纳米载体,在医药、化妆品和食品等领域具有重要的应用价值。

透明质酸水凝胶的药理作用及其临床应用研究进展

透明质酸水凝胶的药理作用及其临床应用研究进展

透明质酸水凝胶的药理作用及其临床应用研究进展张䶮;郭玫;王志旺【摘要】综述透明质酸水凝胶(HA水凝胶)的药理作用及其临床应用的进展;利用计算机检索PubMed、CNKI、万方数据库等数据库,以hyaluronic acid hydrogel、药理作用、临床应用等为检索词.HA水凝胶对细胞增殖与蛋白表达、骨关节及纤维化瘢痕组织有明显的药理作用,临床上用于组织填充剂、术后肠粘连及宫腔粘连、关节炎及牙科方面.【期刊名称】《甘肃科技》【年(卷),期】2018(034)023【总页数】5页(P128-131,19)【关键词】透明质酸水凝胶;药理作用;临床应用【作者】张䶮;郭玫;王志旺【作者单位】甘肃中医药大学药学院, 甘肃兰州 730000;甘肃省中(藏)药化学与质量研究省级重点实验室, 甘肃兰州 730000;甘肃省中药药理与毒理学重点实验室(培育基地), 甘肃兰州 730000;甘肃中医药大学药学院, 甘肃兰州 730000;甘肃省中(藏)药化学与质量研究省级重点实验室, 甘肃兰州 730000;甘肃省中药药理与毒理学重点实验室(培育基地), 甘肃兰州 730000;甘肃中医药大学药学院, 甘肃兰州730000;甘肃省中(藏)药化学与质量研究省级重点实验室, 甘肃兰州 730000;甘肃省中药药理与毒理学重点实验室(培育基地), 甘肃兰州 730000【正文语种】中文水凝胶是一种通过共价键、氢键或范德华力等作用相互交联构成的三维网状结构胶体[1]。

当水凝胶与体液、血液和人体组织接触时能表现出优良的生物相容性并兼有固体和液体的性质[2],常应用于组织工程材料、药物缓释载体、角膜接触镜材料等[3]。

因其独特的性质,日益为科研研究及临床应用所重视。

透明质酸(Hyaluronicacid,HA)又名玻尿酸,属于酸性粘多糖。

1934年哥伦比亚大学眼科教授Meyer首次从牛眼玻璃体中分离得到透明质酸[4],后续研究发现HA 广泛分布于人体各部位,具有改善皮肤营养代谢、保湿及促进透皮吸收的作用。

交联透明质酸钠降解

交联透明质酸钠降解

交联透明质酸钠降解
交联透明质酸钠是一种将透明质酸分子通过交联反应形成三维网格结构的高分子化合物。

通常,交联透明质酸钠的降解可以通过生物降解和化学降解两种方式进行。

生物降解是指在生物体内通过生物酶的作用将交联透明质酸钠分解成较小的分子,进而被代谢和排出体外。

这个过程可以在体内自然地进行,不需要外部干预。

化学降解是指通过一定的化学处理将交联透明质酸钠分解成较小的分子。

其中常用的方法包括酶解、酸碱水解、热解等。

这些方法可以在实验室中控制,使交联透明质酸钠分解为所需的分子或化合物。

总体而言,交联透明质酸钠的降解是一个复杂的过程,可以通过生物降解和化学降解两种方式进行。

具体选择哪种方式以及降解的条件和速率可以根据实际需要和应用来确定。

一种新型的可注射的聚合物水凝胶的合成、制备和作为药物缓释载体的研究

一种新型的可注射的聚合物水凝胶的合成、制备和作为药物缓释载体的研究

2. MPEG-CPT 理化性质 喜树碱 PEG 化之后得到的 MPEG-CPT 在水中的溶解度大于 150
mg/ml,远远大于喜树碱本身在水中的 5 µg/ml 的溶解度。由于 MPEG-CPT 是一个两亲性的嵌段共聚物,因此其也可以在水中形成 胶束,图 1 为其胶束的透射电镜照片。 3. PLGA-PEG-PLGA 三嵌段共聚物水溶液的相转变
用小管倒置法得到共聚物的水溶液中从 Sol 到 Gel 的相转变温 度。在内径为 10 mm 的 4 ml 试管中加入不同浓度的 PLGA-PEG-PLGA 三嵌段共聚物水溶液 0.5 g,4℃冰箱中恒温 24 h。然后置于 4℃的恒 温槽中,每两次升温间隔 1℃,每个温度小管恒温 15 min,而后 180 °倒置 30 s,观察是否出现流动现象;如果 30 s 内流动即认为处于 sol 状态,否则,处于 gel 状态。由此可以判断 Sol-Gel 相转变的发生。 通过这种方法得到的相转变温度精度可以控制在±1℃。
专业:药剂学
一种新型的可注射的聚合物水凝胶的合成、制备和作为药物 缓释载体的研究
俞麟 1、杨子刚 1、常广涛 1、张欢 1、王帧 1、张颖 1、王标兵 1、朱文 1、丁建东 1,2,*
1ห้องสมุดไป่ตู้聚合物分子工程教育部重点实验室,复旦大学高分子科学系,上海 200433
2 复旦大学药学院,上海 200433
摘要:本文旨在探讨可注射的可降解的温敏可逆的 PLGA-PEG-PLGA 三嵌段共聚物水凝胶作为 PEG 化药物的载体在长效缓释领域的应用。 温敏可逆的 PLGA-PEG-PLGA 三嵌段共聚物水凝胶具有良好的生物 相容性、可降解性和可注射性,是一种具有广泛应用前景的可注射的 水凝胶材料。虽然该类水凝胶已经被报道且用于缓释药物,但是,端 基化修饰对于凝胶可注射性能的影响尚未见国际同行报道,PEG 化药 物的包裹和缓释也未见报道。本文合成了新型 PLGA-PEG-PLGA 三 嵌段共聚物水凝胶,并研究了其体内外降解和材料的生物相容性,选 择喜树碱作为模型药物合成了 PEG 化的喜树碱(MPEG-CPT),并考 察了 PEG 化喜树碱在该水凝胶载体中的体内外缓释行为。结果表明, 功能端基以及分子链长度对于该聚合物材料的溶胶-凝胶转变有显 著影响,从而直接关系到能否作为一种物理凝胶包裹药物和是否具有

光固化3D生物打印技术的新进展

光固化3D生物打印技术的新进展

一、引言随着人体重要器官终末期衰竭率的激增,医学界迫切需要一种能够有效修复和恢复受损器官的创新治疗方法。

此外,器官移植领域面临的挑战在于最佳捐赠者器官短缺和匹配的困难。

近年来组织工程在再生受损组织方面取得了显著成就并引起了临床移植医生和研究人员的广泛关注。

组织工程被认为是一种可能的手段,用于解决临床对活体器官日益增长的需求以及解决活体器官移植的局限性。

细胞、支架和生物/ 生化因子一般被称为基于组织工程的再生医学策略的“构建模块”的基本要素。

理想的组织工程生物活性支架将为细胞、生物活性因子和周围组织之间的相互作用提供平台。

此外,支架为细胞提供物理支撑并控制因子的释放。

1986年首次提出三维(3D)打印技术。

3D打印是一种由计算机辅助设计模型来构建物体的制造过程。

与传统制造(如铸造和锻造工艺)相比,3D打印是指通过逐层增加材料的方式将数字模型制造成3D实体物件或支架的过程,属于增材制造技术的一种。

生物打印技术可通过设计有利于细胞生长的支架微观结构以及调节生物活性因子的分布满足组织再生需求,使其变得越来越有吸引力。

打印材料、细胞和打印设备/方法是3D生物打印技术中最重要的三个因素。

根据美国材料与试验协会标准(F2792),3D打印技术分为光聚合成型、材料喷射成型、材料挤出成型、粉末床融化、黏结剂喷射、层压和直接能量沉积等8种打印技术。

在细胞活力和可打印性方面,基于光聚合的打印方法相较于其他类型的生物打印方法具有许多优势,如室温下能够快速固化、高保真打印以及温和的反应过程。

通过调节光强、曝光时间和照射面积,该打印方法可以方便地控制打印结构和速度。

在各种生物打印方法中,有4种方法被广泛应用于光固化生物打印:喷墨打印、挤出式打印、立体光刻印刷和数字光固化。

生物墨水是生物打印中的打印前体,通常是基于包含细胞的热敏或光聚合材料。

它作为细胞载体,能够确保打印成型中的精确定位、避免打印过程中细胞机械损伤和保护打印后材料形成的有利于细胞生长的微环境。

一种按需降解的聚多巴胺交联聚乙二醇水凝胶材料及其制备方法与应用

一种按需降解的聚多巴胺交联聚乙二醇水凝胶材料及其制备方法与应用

一种按需降解的聚多巴胺交联聚乙二醇水凝胶材料及其制备方法与应用下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。

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组织工程支架材料——交联透明质酸置入角膜生物相容性研究

组织工程支架材料——交联透明质酸置入角膜生物相容性研究

组织工程支架材料——交联透明质酸置入角膜生物相容性研究郝念;胡勇平;张惠成;刘小玲;董映【期刊名称】《医学研究杂志》【年(卷),期】2012(41)7【摘要】To compare the biological response of cross - linked hyaluronic acid as scaffold materials for corneal tissue engineering. Methods Discs with 5. 0mm diameter of cross - linked hyaluronic acid were inserted into rabbits' interlamellar stromal pockets and followed up for a period of 3 month. Results After 3 months, cross - linked hyaluronic acid scaffold materials were partly altered. Histological study demonstrated that cross - linked hyaluronic acid scaffold materials fused with rabbits' corneal stroma without lymphocyte infiltrating. Conclusion Embedded cross - Linked hyaluronic acid dose not increase inflammatory reaction mostly, and the bio-compatibility of these materials is good.%目的探讨交联透明质酸材料对兔角膜组织的生物学反应的影响,评价其作为角膜组织工程支架材料的可行性.方法将交联透明质酸材料置入兔角膜基质层间内3个月,观察置入材料在角膜内生物学反应.结果观察期内交联透明质酸材料与兔角膜基质愈合良好,角膜组织学观察未见有淋巴等炎症细胞浸润.结论交联透明质酸材料置入兔角膜后无明显炎症反应,其生物相容性良好,是一种理想的角膜组织工程支架材料.【总页数】3页(P83-85)【作者】郝念;胡勇平;张惠成;刘小玲;董映【作者单位】310006 杭州市第一人民医院眼科;310006 杭州市第一人民医院眼科;310006 杭州市第一人民医院眼科;310036 杭州师范大学;310006 杭州市第一人民医院眼科【正文语种】中文【相关文献】1.物理交联再生丝素膜组织工程角膜的生物相容性研究 [J], 张晓峰;刘铁连;杨吉成;夏蔚;钟蕾;孙正太;王英明;夏静2.物理交联再生丝素膜组织工程角膜的生物相容性研究 [J], 张晓峰;刘铁连;杨吉成;夏蔚;钟蕾;孙正大;王英明;夏静3.组织工程角膜支架材料再生丝素膜的生物相容性 [J], 闫涛;张明昌4.以交联透明质酸钠为支架体外构建组织工程软骨 [J], 刘少英;陈建英;陈倩倩;刘飞;刘霞;朱希强;凌沛学;5.以交联透明质酸钠为支架体外构建组织工程软骨 [J], 刘少英;陈建英;陈倩倩;刘飞;刘霞;朱希强;凌沛学因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

注射用交联透明质酸钠凝胶的降解试验研究

注射用交联透明质酸钠凝胶的降解试验研究

第34卷第6期化㊀学㊀研㊀究Vol.34㊀No.62023年11月CHEMICAL㊀RESEARCHNov.2023注射用交联透明质酸钠凝胶的降解试验研究张素文1∗,李红梅1,郈秀菊1,刘㊀阳1,于学龙1,朱爱君2(1.山东省药学科学院,山东省医用高分子材料重点实验室,山东济南250101;2.中石油华东设计院有限公司,山东青岛266071)收稿日期:2022⁃09⁃27基金项目:山东省重点研发计划项目(2018GSF118132)作者简介:张素文(1981-),女,高级工程师,主要从事医用高分子材料及制品的研究㊂∗通信作者,E⁃mail:suwen2000y@163.com摘㊀要:考察了不同交联程度的注射用透明质酸钠凝胶样品在37ħ磷酸盐缓冲液中和酶加速条件下的降解情况及在家兔背部皮下植入的生物学反应,以获取安全有效的临床注射用面部填充剂㊂结果表明,溶胀度大㊁耐酶解系数小的低交联度透明质酸凝胶CHA1的体外降解速度较快;溶胀度约为45,抗酶解性能与对照品相近的中等交联度凝胶CHA4,自然条件下缓冲液中180d质量保持率95%以上,家兔体内植入26w时凝胶填充性无显著下降,具有较好的临床应用价值㊂关键词:交联透明质酸钠凝胶;体外降解;植入;抗酶解性中图分类号:TQ317.4文献标志码:A文章编号:1008-1011(2023)06-0527-06Studyondegradationofcross⁃linkedsodiumhyaluronategelforinjectionZHANGSuwen1∗ LIHongmei1 HOUXiuju1 LIUYang1 YUXuelong1 ZHUAijun21.ShandongAcademyofPharmaceuticalSciences ShandongKeyLaboratoryofmedicalpolymermaterials Jinan250101 Shandong China2.CNPCEastChinaDesignInstituteCO. LTD Qingdao266071 Shandong ChinaAbstract Thedegradationofsodiumhyaluronategelforinjectionwithdifferentcross⁃linkingdegreeundertheconditionofneutralizationandenzymeaccelerationinphosphatebufferat37ħandthebiologicalreactionofsubcutaneousimplantationinthebackofrabbitswereinvestigatedtoobtainsafeandeffectivefacialfillerforclinicalinjection.Theresultsshowthatthedegradationrateoflowcross⁃linkedhyaluronicacidgelCHA1withhighswellingdegreeandlowenzymatichydrolysisresistancecoefficientisfasterinvitro.Themediumcross⁃linkedgelCHA4withaswellingdegreeof45andananti⁃enzymaticpropertysimilartothatofthereferencesubstancehasamassretentionrateofmorethan95%inthebuffersolutionfor180dundernaturalconditions.Thefillingpropertyofthegeldoesnotsignificantlydecreasewhenimplantedinrabbitsfor26w,soithasgoodclinicalapplicationvalue.Keywords:cross⁃linkedsodiumhyaluronategel;invitrodegradation;implantation;resistancetoen⁃zymatichydrolysis㊀㊀透明质酸钠(Hyaluronicacid,HA)是一种天然存在于生物体内的糖胺聚糖,是构成皮肤㊁玻璃体㊁关节滑液和软骨组织的重要成分[1],因其具有良好的生物相容性㊁独特的黏弹性和可降解性近年来在生物医学领域被广泛应用[2-6]㊂由于HA在人体内可被透明质酸酶(Hyaluronidase,HAase)降解,因此纯透明质酸在人体中的滞留时间较短,很快就会代谢成水和二氧化碳,大大限制了其在皮肤填充领域的应用㊂采用化学交联的方式可获得高分子量的透明质酸钠,以延长HA填充剂在体内的维持时间,使其被用于面部皮肤填充㊁改善皱纹或修饰唇部形状等方面㊂制备了不同交联度的注射用透明质酸钠凝胶,并研究了其在体外长期放置及酶加速条件下的降解情况并考察了凝胶在家兔体内的植入降解反528㊀化㊀学㊀研㊀究2023年应,以期获得安全有效的临床注射用面部填充剂㊂1㊀材料与方法1.1㊀材料与仪器㊀㊀透明质酸钠㊁透明质酸酶㊁上市对照品注射用修饰透明质酸钠凝胶(标示含量20g/L)㊁1,4⁃丁二醇缩水甘油醚(BDDE)㊁透析袋(截留分子量14000);干燥箱;高速台式离心机TGL⁃20B⁃C;岛津紫外分光光度计UV⁃2501PC;显微镜;恒温振荡器;电子分析天平㊂1.2㊀方法1.2.1㊀交联透明质酸钠凝胶的制备㊀㊀将不同比例的HA和BDDE在碱性条件进行交联反应,浸泡㊁洗涤㊁灭菌后,得注射用交联HA凝胶样品㊂1.2.2㊀溶胀度测定取500目筛网折成4cmˑ4cmˑ2cm的正方形槽,置80ħ干燥箱中至恒重,记作m0㊂称取0.20.5g交联HA凝胶置于筛网上,把筛网置于蒸发皿中,加入适量0.9%氯化钠溶液,使其完全浸润样品,待凝胶充分溶胀后,将筛网和样品取出,用滤纸吸去筛网周围多余的溶液,称量记作m1㊂然后将筛网放入干燥箱中,80ħ下至恒重,称量记作m2㊂通过公式(1)计算其溶胀度Q㊂Q=(m2-m1)/(m2-m0)(1)1.2.3㊀透明质酸钠含量测定采用改良咔唑显色法[7]测定透明质酸钠的质量浓度㊂交联HA水解后生成的葡萄糖醛酸可与咔唑试剂反应呈现红紫色,生成的颜色深浅与葡萄糖醛酸含量成正比㊂葡萄糖醛酸在530nm波长处有最大吸收值(A),经验证葡萄糖醛酸质量浓度(C)在0 50mg/L范围内,A和C呈良好的线性关系㊂此方法先将交联HA水解,再根据回归方程计算出降解液中葡萄糖醛酸质量浓度,最后按公式(2)计算出透明质酸质量浓度值M,以g/L表示㊂M=2.0675C1m2m1ˑ100%(2)㊀㊀式中:m1为交联透明质酸钠凝胶质量,单位为μg;m2为交联透明质酸钠凝胶和蒸馏水质量,单位为mg;d1为交联透明质酸钠凝胶密度,1.01g/mL;d2为交联透明质酸钠凝胶和蒸馏水混匀液密度,1.00g/mL;C1为样品管中葡萄糖醛酸含量,单位为mg/L㊂1.2.4㊀体外抗酶解性试验取0.25g交联HA凝胶,加400IU/mL的透明质酸酶溶液2mL,加PBS至5mL,37ħ下放置72h㊂取1mL加无水乙醇4mL,15000r/min,离心15min,取上清液1mL加PBS至2mL,作为甲液㊂另取HA凝胶0.25g,加0.5mol/L的硫酸溶液5mL,98ħ干燥箱中放置1h,然后加1mol/L的氢氧化钠溶液5mL,加水至50mL,作为乙液[8]㊂分别取甲液和乙液各1mL,用改良的咔唑法测定溶液中糖醛酸的质量浓度,按公式(3)计算凝胶的耐酶解系数R:R=1-A/B(3)式中:A为甲液中葡萄糖醛酸的质量浓度;B为乙液中葡萄糖醛酸的质量浓度㊂1.2.5㊀体外长期降解试验称取适量交联HA凝胶待测试样置透析袋中,将透析袋两端扎口后浸入PBS缓冲溶液中㊂37ħ放置,按照试验期进行取样,无水乙醇脱水,15000r/min,离心15min,吸去上清液,剩余样80ħ真空干燥至恒重,按公式(4)计算质量保持率:质量保持率=m2m1ˑ100%(4)式中:m1为降解前的干重;m2为降解后的干重㊂同期取降解溶液,15000r/min,离心15min,取上清液1mL,用改良咔唑显色法测定糖醛酸含量㊂1.2.6㊀体外加速降解试验取约0.1g交联HA凝胶样品,各加约0.5mL酶解液(400IU/mL),置37ħ下,100r/min,振摇,分别于1㊁2㊁3㊁4㊁5㊁6㊁7d后测定凝胶中的透明质酸钠含量㊂1.2.7㊀植入降解试验选择成年健康家兔,兔脊椎两侧皮下组织植入交联HA凝胶㊂每只动物单侧注射样品2个点,每点间距约4cm,每点注射0.2mL,每个植入观察点受试家兔3只,分别在植入4㊁12㊁26㊁52w后观察植入部位的形状变化,安乐死处死动物,取注射部位皮肤及周围组织固定在10%磷酸盐缓冲甲醛溶液中,取材㊁包埋㊁制片㊁染色,镜下观察植入部位注射凝胶的降解及与组织的相容情况㊂2㊀结果与讨论2.1㊀交联透明质酸钠凝胶溶胀度的测定㊀㊀制备的交联HA凝胶为交联高分子材料,无法直接测定其黏度或分子量㊂研究显示,交联HA饱和水凝胶的含水量多少与交联HA凝胶的密度(即交联HA凝胶三维网格的大小)呈正相关,即溶胀度第6期张素文等:注射用交联透明质酸钠凝胶的降解试验研究529㊀能够反映凝胶的交联程度,同样条件下,凝胶的交联度越大,溶胀度越小㊂因此可用溶胀度作为评价交联透明质酸钠凝胶结构的量化指标㊂根据BDDE和HA的质量投料比由小到大,制备了CHA1 CHA5五种交联度的凝胶样品,分别测试其溶胀度,每个样品平行测三次,取平均值,结果如图1所示㊂图1㊀不同交联度HA凝胶样品的溶胀度Fig.1㊀SwellingdegreeofHAgelsampleswithdifferentcross⁃linkeddegrees图1表明,随着交联剂投料量的增加,所得凝胶样品的溶胀度逐渐下降㊂这说明交联程度越高,成胶过程中所吸收的水越少,这与有关资料[9]中对不同交联程度凝胶交联度的吸水能力的描述一致㊂另外,实验发现随着交联剂投料量的增加,交联凝胶样品的溶胀度下降趋势逐渐放缓㊂本实验条件下,BDDE和HA的投料比低于0.4时,增加BDDE投料量,产品的溶胀度会明显降低,但高于该比例以后,增加BDDE的量,所得凝胶产品的溶胀度降幅放缓㊂这可能与前期BDDE投料量严重不足,凝胶交联程度低,交联网格密度小有关㊂在BDDE占比较小时,增加交联剂用量会显著提高交联密度,交联度增加明显,随之对应的是HA产物溶胀度的显著下降㊂后期随着交联剂增加,HA和BDDE反应比逐渐达到平衡,交联度也趋于稳定,因此BDDE的增加对溶胀度的影响不再明显㊂2.2㊀抗酶解性研究透明质酸在体内的降解主要有两种机制:酶解作用和自由基降解作用[10]㊂作为皮肤填充剂使用的HA,为了延长时效,维持填充效果,通常选择抗酶解性能较好的产品㊂体外耐酶解系数的大小能够作为衡量HA在体内降解快慢的参考指标㊂测定了自制的五种交联HA样品的耐酶解系数同时将上市产品作为对照品,结果如表1所示㊂从表1可以看出随着交联程度的增大,凝胶的耐酶解系数逐渐提高,其在人体内的降解时间理论上也相应增长㊂这点与文献[11-12]中报道的:HA产品的持久性与HA的浓度和交联度呈正相关,结论相一致㊂另外,从表1可知CHA1样品耐酶解系数为0.567,仅相当于对照品耐酶解系数的58%;CHA3和CHA4的抗酶解性与对照品相近,耐酶解系数均在0.98左右㊂对照品宣称的体内预期吸收时间为6 12个月,因此选择CHA3和CHA4作为时效6个月以上的面部填充产品进一步研究其性能㊂表1㊀各交联HA凝胶样品的耐酶解系数Table1㊀Enzymatichydrolysisresistancecoefficientsofcross⁃linkedHAgelsamples凝胶样品耐酶解系数RCHA10.567CHA20.852CHA30.979CHA40.985CHA50.991对照品0.9832.3㊀体外长期降解试验研究交联HA凝胶其主要成分为水,自然条件下会随时间的推移而逐渐降解表现为凝胶质量减少㊂选取耐酶解系数较低的CHA1样品和耐酶解性与对照品相近的CHA4样品作为长期降解实验的考察对象㊂具体为:精密称取各样品1g,每个样品平行做5份,置37ħ烘箱中放置,分别于14㊁30㊁60㊁90㊁120和180d后取样,测其质量保持率,结果如图2所示㊂图2㊀180d内交联HA凝胶的体外降解Fig.2㊀Invitrodegradationofcross⁃linkedHAgelwithin180d从图2中可以看出,180d的试验周期内CHA4530㊀化㊀学㊀研㊀究2023年样品质量前两周稍有增加,后缓慢减小㊂交联度较大的凝胶样品初期质量的增加可能与其刚浸入PBS缓冲溶液中时尚未达到溶胀平衡有关㊂随着浸入时间的延长,当溶剂的溶胀力和交联链段的收缩力相平衡时,体系达到了溶胀平衡状态,溶胀体的体积不再变化[13],此时凝胶质量不再增加㊂其后随着链段的分裂,凝胶逐渐降解,其质量逐渐减小㊂但对交联度较大的凝胶而言其在自然状态下的降解是比较缓慢的,经计算180d时CHA4的质量保持率达95%以上,而交联度相对较低的CHA1样品在取样期内凝胶质量呈逐渐减少趋势,且在三个月后质量损失比较明显,180d时其质量保持率约为75%㊂交联HA凝胶在PBS溶液中逐渐降解为小分子量HA,利用改良咔唑显色法对各取样期的降解液进行葡萄糖醛酸含量检测,从图2中可以看出随着放置时间的延长,交联凝胶样品降解液中的糖醛酸含量均逐渐增大,说明高分子量的不溶HA分子逐步降解为低分子量水溶性HA㊂另外,对比图2中两个样品的降解曲线可以看出CHA1降解液中糖醛酸含量增速明显快于CHA4㊂整个取样期内CHA4降解液中糖醛酸含量仅略有升高,而CHA1放置180d后降解液中的糖醛酸含量比30d时增加了一倍以上㊂这点正好与取样期内两凝胶样品的质量变化趋势相印证㊂2.4㊀体外加速降解试验中透明质酸钠含量变化㊀㊀对CHA1和CHA4样品进行体外加酶加速降解试验研究㊂根据设计方案,各观察期样品中的透明质酸钠含量变化情况㊂如图3所示,可以直观的看出,随着酶解时间的延长,两样品中的透明质酸含量均逐渐降低㊂CHA1中HA含量随酶解时间延长基本呈直线下降趋势,降解速度很快,至第4天时基本完全降解㊂这点与长期降解时的降解趋势相符合㊂CHA4在初始的第1天和后期第5天降解速率较大,中间的2 4d降速较缓㊂这是因为初期样品刚置于酶解环境中,在HAase的作用下游离的低分子量HA快速降解㊂同时高分子量HA交联网络中的糖苷键被破坏,断裂成多个较低分子量的HA短链单元,随着时间延长这些短链HA分子缓慢酶解,最后在链段分解到一定程度后突然崩解,表现为HA含量急剧降低㊂实验结果表明CHA4酶解第5天时HA含量下降85%以上,至第6天时样品中的透明质酸含量从初始的24.2g/L下降至1g/L左右,基本降解完毕㊂由此可以推测,CHA4凝胶在注入动物后可在一段时期内保持较为稳定的填充效果,后期快速降解吸收㊂图3㊀酶加速降解试验中凝胶的透明质酸钠含量变化Fig.3㊀Changeofsodiumhyaluronatecontentingelinenzymeaccelerateddegradationtest2.5㊀植入降解试验不同工艺生产的交联HA凝胶,注入人体后会产生不同的宿主反应,如植入后的炎症反应㊁肉芽组织形成㊁纤维包裹的形成等[14],因此对产品进行临床前的生物学评价十分重要㊂本实验采用家兔背部皮下植入的方式考察产品的性能,一方面观察材料与组织的相容性,确保产品的安全;另一方面可根据不同时间的降解情况验证产品的有效性[15-16]㊂具体为:选择CHA3和CHA4样品进行植入试验,每只家兔脊椎右侧注射CHA3,左侧注射CHA4,按实验设计方案各观察期满后,处死动物,观察凝胶降解及组织相容性情况㊂试验中植入交联HA凝胶4㊁12㊁26和52w后,所有动物反应正常,植入部位皮肤无出血㊁水肿和坏死等情况㊂试验结果表明,CHA3和CHA4两个样品注射后动物反应及各期病理学结果情况无显著差异㊂26w前,植入部位凸起大小手触感觉无明显变小,背部剃毛后肉眼观察凸起体积无明显变化,说明凝胶支撑性无明显下降㊂植入约10个月后,植入部位凸起体积触摸感觉有所减小,植入52w后,手感无凸起,背部剃毛后肉眼亦观察不到凸起,但镜下仍可观察到未降解的凝胶细微颗粒㊂从图4的组织病理图上可以看出随着植入时间的延长,凝胶颗粒在动物体内逐渐变小,凝胶粒径由植入最初的400μm左右下降至10 30μm,说明随着时间推移凝胶逐渐破碎降解㊂另外植入4w,可见未降解完全的样品周围炎细胞浸润及被纤维结缔组织所包裹;12w时,样品内部可见炎细胞浸润及被皮下组织所包裹㊂由此可见,植入的凝胶至少能维持6个月以上的填充效果,但其前期炎症反应稍明显,这可能与凝第6期张素文等:注射用交联透明质酸钠凝胶的降解试验研究531㊀胶的透明质酸钠含量较高有关㊂作为一种预期填充效果6个月以上的美容整形产品,CHA4在动物体内的长期降解情况仍需进一步研究,如降低HA含量,改变注射剂量或设计更长的植入时间,以期观察凝胶在动物体内的长期潜在风险以及降解终点时限㊂图4㊀家兔体内植入CHA4(a)4w㊁(b)12w㊁(c)26w㊁(d)52周后的组织病理图Fig.4㊀HistopathologyofrabbitsimplantedwithCHA4for(a)4w,(b)12w,(c)26wand(d)52w3㊀结论制备了各种不同交联度的透明质酸钠凝胶,并对各样品进行了溶胀度和耐酶解系数测定㊂选取其中交联度较低的CHA1和交联度适中的CHA4样品研究了其在体外缓冲液中及加速酶解条件下的降解情况㊂试验结果表明,溶胀度大交联度低的CHA1体外降解速度较快,抗酶解性与对照品相似的CHA4,缓冲液中180d的质量保持率良好,动物体内植入26w后填充效果无显著下降,说明其作为长效的面部填充产品有一定的临床应用潜力,但其在动物体内长期的降解情况仍需进一步研究㊂参考文献:[1]KOGANG,SOLTÉSL,STERNR,etal.Hyaluronicacid:anaturalbiopolymerwithabroadrangeofbiomedicalandindustrialapplications[J].BiotechnologyLetters,2007,29(1):17⁃25.[2]张晓鸥,吕旸,毛华,等.透明质酸支架材料:应用研究与产品转化前景[J].中国组织工程研究,2018,22(2):294⁃302.ZHANGXO,LYUY,MAOH,etal.Hyaluronicacidscaffolds:applicationresearchandproductprospects[J].ChineseJournalofTissueEngineeringResearch,2018,22(2):294⁃302.[3]孙玉波,杨津先.关节镜下清理术联合透明质酸钠注射治疗膝骨关节炎的效果研究[J].中国医疗器械信息,2019,25(24):124⁃125.SUNYB,YANGJX.Studyontheeffectofarthroscopicdebridementcombinedwithsodiumhyaluronateinjectioninthetreatmentofkneeosteoarthritis[J].ChinaMedicalDeviceInformation,2019,25(24):124⁃125.[4]LIUY,WUYH,LINH,etal.Studyonaninjectablebiomedicalpasteusingcross⁃linkedsodiumhyaluronateasacarrierofhydroxyapatiteparticles[J].CarbohydratePolymers,2018,195:378⁃386.[5]TREVIDICP,ANDREP,BENADIBAL,etal.Prospective,split⁃face,randomized,long⁃termblindedobjectivecomparisonoftheperformanceandtolerabilityoftwonewhyaluronicacidfillers:ERRATUM[J].DermatologicSurgery,2018,44(8):1448⁃1457.[6]ZHANGJN,CHENBZ,ASHFAQM,etal.DevelopmentofaBDDE⁃crosslinkedhyaluronicacidbasedmicroneedlespatchasadermalfillerforanti⁃ageingtreatment[J].532㊀化㊀学㊀研㊀究2023年JournalofIndustrialandEngineeringChemistry,2018,65:363⁃369.[7]BITTERT,MUIRHM.Amodifieduronicacidcarbazolereaction[J].AnalyticalBiochemistry,1962,4(4):330⁃333.[8]陈建英,汪敏,刘杰,等.注射用交联透明质酸钠凝胶的制备及其体外抗酶降解性的研究[J].中国生化药物杂志,2008,29(4):262⁃265.CHENJY,WANGM,LIUJ,etal.Preparationofcross⁃linkedsodiumhyaluronategelforinjectionandresearchonitsresistancetoenzymaticdegradationinvitro[J].ChineseJournalofBiochemicalPharmaceutics,2008,29(4):262⁃265.[9]蒙一纯,宋慧锋.交联透明质酸钠凝胶微整形理论与实践[M].北京:人民卫生出版社,2015.MENGYC,SONGHF.Principleandpracticeofcross⁃linkedhyaluronategelapplyinginmicroplastic[M].Beijing:People'sMedicalPublishingHouse,2015.[10]张堃,简军,张政朴.透明质酸的结构㊁性能㊁改性和应用研究进展[J].高分子通报,2015(9):217⁃226.ZHANGK,JIANJ,ZHANGZP.Reviewofhyaluronan:itsstructure,properties,modificationsandapplications[J].PolymerBulletin,2015(9):217⁃226.[11]FALCONESJ,BERGRA.Crosslinkedhyaluronicaciddermalfillers:acomparisonofrheologicalproperties[J].JournalofBiomedicalMaterialsResearchPartA,2008,87A(1):264⁃271.[12]KABLIKJ,MONHEITGD,YULP,etal.Comparativephysicalpropertiesofhyaluronicaciddermalfillers[J].DermatologicSurgery,2009,35:302⁃312.[13]冯海,黄鑫,苏李,等.交联透明质酸体外降解和细胞毒性研究[J].浙江工业大学学报,2011,39(6):630⁃634.FENGH,HUANGX,SUL,etal.Researchondegradationandcytotoxicityofcross⁃linkedhyaluronicacidinvitro[J].JournalofZhejiangUniversityofTechnology,2011,39(6):630⁃634.[14]聂卫,刘伟伟,刘大卫,等.不同交联透明质酸复合凝胶在体内的宿主反应及基质金属蛋白酶9表达[J].中国组织工程研究,2020,24(10):1557⁃1562.NIEW,LIUWW,LIUDW,etal.Hostresponseofdifferentcross⁃linkedhyaluronicacidcompositegelsandmatrixmetalloproteinase⁃9expression[J].ChineseJournalofTissueEngineeringResearch,2020,24(10):1557⁃1562.[15]朱彬,奚宏伟,魏长征.交联透明质酸钠凝胶的生物安全性研究[J].广州化工,2014,42(11):122⁃123,166.ZHUB,XIHW,WEICZ.Biologicalsafetyresearchofcross⁃linkedsodiumhyaluronategel[J].GuangzhouChemicalIndustry,2014,42(11):122⁃123,166.[16]TREVIDICP,ANDREP,BENADIBAL,etal.Objective18⁃monthcomparisonofthetolerabilityof2dermalfillersformulatedwithTri⁃Hyaltechnology[J].PlasticandReconstructiveSurgery⁃GlobalOpen,2020,8(12):e3274.[责任编辑:任艳蓉]。

一种透明质酸基双交联水凝胶的制备方法[发明专利]

一种透明质酸基双交联水凝胶的制备方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010064478.6(22)申请日 2020.01.20(71)申请人 华南理工大学地址 510640 广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人 曹晓东 余晨希 李庆涛 (74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有限公司 44245代理人 冯炳辉(51)Int.Cl.C08J 3/24(2006.01)C08J 3/075(2006.01)C08L 5/08(2006.01)C08L 71/02(2006.01)C08B 37/08(2006.01)A61L 27/20(2006.01)A61L 27/50(2006.01)A61L 27/52(2006.01)(54)发明名称一种透明质酸基双交联水凝胶的制备方法(57)摘要本发明公开了一种透明质酸基双交联水凝胶的制备方法,首先,将透明质酸分别进行改性,获得呋喃和多巴胺改性透明质酸与呋喃和苯硼酸改性透明质酸,然后再将该两种改性透明质酸与马来酰亚胺封端的四臂聚乙二醇共混,发生双交联;苯硼酸和多巴胺的邻二醇结构能够在pH为7.4的条件下自发形成苯硼酸酯,赋予水凝胶可注射性和粘附性,产生单交联水凝胶,而在后续的时间中,呋喃基团和马来酰亚胺会发生Diels -Alder反应,形成第二重交联,增强水凝胶的力学性能,获得双交联水凝胶。

本发明采用点击化学和苯硼酸酯的双交联方式,所得产物具有良好的力学性能、可注射性以及抗透明质酸酶降解性,具备优良的生物相容性,两种交联方式温和快速,可包载细胞进行注射。

权利要求书1页 说明书4页 附图5页CN 111303459 A 2020.06.19C N 111303459A1.一种透明质酸基双交联水凝胶的制备方法,其特征在于:首先,将透明质酸分别进行改性,获得呋喃基团和多巴胺基团修饰的透明质酸及呋喃基团和苯硼酸基团修饰的透明质酸,即获得两种改性透明质酸:呋喃和多巴胺改性透明质酸与呋喃和苯硼酸改性透明质酸,然后再将该两种改性透明质酸与马来酰亚胺封端的四臂聚乙二醇共混,发生双交联;其中,苯硼酸和多巴胺的邻二醇结构能够在pH为7.4的条件下自发形成苯硼酸酯,赋予水凝胶可注射性和粘附性,产生单交联水凝胶,而在后续的时间中,呋喃基团和马来酰亚胺会发生Diels -Alder反应,形成第二重交联,增强水凝胶的力学性能,获得双交联水凝胶。

透明质酸的医学应用研究新进展

透明质酸的医学应用研究新进展

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蒋丽霞;顾其胜
【期刊名称】《生物医学工程学进展》
【年(卷),期】2001(022)001
【摘要】透明质酸是一种有极好的生物相容性和生物可降解的生物材料,已被广泛用于眼科、耳科、骨科和普外科等医学领域.本文介绍了最近研制开发的两种新型的透明质酸衍生物的制备以及它们分别在组织工程和眼科领域的医学应用研究新进展.
【总页数】3页(P40-42)
【作者】蒋丽霞;顾其胜
【作者单位】上海其胜生物材料技术研究所;上海其胜生物材料技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】R3
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1.丝素蛋白在生物医学领域的应用研究新进展 [J], 郭涛
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可注射的生物可降解的透明质酸—酪胺交联水凝胶的药物控制释放和组织工程

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可注射的生物可降解的透明质酸—酪胺交联水凝胶的药物控制释放和组织工程Motoichi Kurisawa,*a Joo Eun Chung,a Yi Yan Yang,a Shu Jun Gao a and Hiroshi Uyama b接收于2005年5月19日(英国剑桥大学),2005年6月29日接受首次是在2005年7月28日以预发表文章的形式公开在网络上DOI号:10.1039/b506989k连续注射透明质酸—酪胺结合物和酶在体内通过酶的诱导氧化偶联形成可生物降解水凝胶,是一种很有前途和潜力的作为药物控释和组织工程生物材料。

水凝胶被广泛应用于生物活性分子的控制释放和细胞的封装。

1尤其是水凝胶用作组织工程的骨架材料是实现生物体内组织修复、再生的一种很有前景的方法。

然而,到目前为止大部分水凝胶都需要外科手术植入,那样的话将导致组织排异反应和组织损坏。

2因此,可注射的原位形成凝胶的聚合物水凝胶体系的发展得到了很多的关注。

3理想的情况下,可注射的体系应形成的水凝胶应该在一个狭窄的生理上可接受的温度范围内,并且是以一个足够快的速率注入。

4此外,所用的试剂必须是无毒的,而且形成的水凝胶在疾病治愈后和∕或组织再生完成后是可以降解的。

为了避免有毒交联试剂的使用,物理交联水凝胶被设计成为运用聚合物链之间的离子反应和采用溶液—凝胶两亲性嵌段共聚物。

2,5化学交联法用于合成机械稳定性和对生物可降解性的控制的水凝胶是一种很多变的方法。

然而,这种方法用于可注射的体系却是不适用的,因为有毒化学试剂经常被用于水凝胶的合成从而导致生物活性分子例如生长因子和细胞的一些不良反应。

在这项研究中,我们提出了一个简单的生物相容的原位凝胶形成体系,它由透明质酸—酪胺(HA-Tyr)偶联物(方案1)在过氧化酶催化氧化反应下形成,其中还涉及一些生物合成途径像黑色素的形成。

水凝胶在活体中通过注射器注入两种溶液而形成,(ⅰ)HA-Tyr溶液含有H2O2作为辣根过氧化酶(HRP)的氧化剂加上(ⅱ)HRP作为一种模型催化剂,引发一部分苯环上的氧化偶联反应(方案2)。

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可注射的生物可降解的透明质酸—酪胺交联水凝胶的药物控制释放和组织工程Motoichi Kurisawa,*a Joo Eun Chung,a Yi Yan Yang,a Shu Jun Gao a and Hiroshi Uyama b接收于2005年5月19日(英国剑桥大学),2005年6月29日接受首次是在2005年7月28日以预发表文章的形式公开在网络上DOI号:10.1039/b506989k连续注射透明质酸—酪胺结合物和酶在体内通过酶的诱导氧化偶联形成可生物降解水凝胶,是一种很有前途和潜力的作为药物控释和组织工程生物材料。

水凝胶被广泛应用于生物活性分子的控制释放和细胞的封装。

1尤其是水凝胶用作组织工程的骨架材料是实现生物体内组织修复、再生的一种很有前景的方法。

然而,到目前为止大部分水凝胶都需要外科手术植入,那样的话将导致组织排异反应和组织损坏。

2因此,可注射的原位形成凝胶的聚合物水凝胶体系的发展得到了很多的关注。

3理想的情况下,可注射的体系应形成的水凝胶应该在一个狭窄的生理上可接受的温度范围内,并且是以一个足够快的速率注入。

4此外,所用的试剂必须是无毒的,而且形成的水凝胶在疾病治愈后和∕或组织再生完成后是可以降解的。

为了避免有毒交联试剂的使用,物理交联水凝胶被设计成为运用聚合物链之间的离子反应和采用溶液—凝胶两亲性嵌段共聚物。

2,5化学交联法用于合成机械稳定性和对生物可降解性的控制的水凝胶是一种很多变的方法。

然而,这种方法用于可注射的体系却是不适用的,因为有毒化学试剂经常被用于水凝胶的合成从而导致生物活性分子例如生长因子和细胞的一些不良反应。

在这项研究中,我们提出了一个简单的生物相容的原位凝胶形成体系,它由透明质酸—酪胺(HA-Tyr)偶联物(方案1)在过氧化酶催化氧化反应下形成,其中还涉及一些生物合成途径像黑色素的形成。

水凝胶在活体中通过注射器注入两种溶液而形成,(ⅰ)HA-Tyr溶液含有H2O2作为辣根过氧化酶(HRP)的氧化剂加上(ⅱ)HRP作为一种模型催化剂,引发一部分苯环上的氧化偶联反应(方案2)。

HA是细胞外基质(ECM)的一种主要成分,是一种由重复的二糖单元(β-1,4-D-葡萄糖醛酸和β-1,3-N-乙酰基-D-葡萄糖胺)组成的粘多糖。

6我们将HA作为水凝胶的骨架高聚物是由于其具有良好的生物相容性和生物可降解性。

7因此,这种新型凝胶形成体系通过生物活性试剂的载入使我们形成的水凝胶没有任何炎症反应和任何多余的反应。

我们相信一种很有前景的高效药物治疗和组织再生方式是在活体内通过酶导介交联透明质酸凝胶形成的。

HA-Tyr偶联物方案1 HA-Tyr偶联物的合成HA-Tyr偶联物HA-Tyr水凝胶方案2 通过酶催化氧化导介交联HA-Tyr偶联物原位凝胶聚合成聚合物水凝胶在此,我们报道了由透明质酸和酪胺通过辣根过氧化酶的在体外或体内的酶触反应而形成的水凝胶,并且由于水凝胶的生物可降解性而发展成为具有药物控释和组织工程功效的理想注射体系。

透明质酸—酪胺偶联物是在蒸馏水中通过一种普通的碳化二胺和活性酯导介偶联反应8而成功合成的。

†从1 H 核磁共振谱图中可以发现每100个透明质酸重复单元中有9个酪胺分子。

透明质酸—酪胺水凝胶是在H2O2和HRP作用下使一部分的酪胺发生催化氧化反应而合成的。

‡过氧化酶是经常在温和的反应条件下用作苯酚及其衍生物的氧化耦合反应的催化剂。

9像方案2所显示的,过氧化酶的氧化偶联反应是在苯酚与苯酚之间形成C-C键和C-O 键。

图1显示了凝胶时间和催化剂(H2O2 和HRP)浓度之间的依赖关系。

在图1a中显示的是凝胶时间是随着H2O2的浓度是增加而增加的。

另外,当双氧水的浓度在2.4-20mmol/L之间的凝胶时间几乎是常数。

同时,不仅是当H2O2的浓度为0mmol/L时观察不到凝胶的形成而且当H2O2的浓度大于100mmol/L 时也观察不到凝胶的形成,其原因是过度的氧化作用。

相反的是,在图1b 中显示的是凝胶时间随HRP 浓度的增加而减少,而且当HRP 浓度大于1.25 份每毫升时凝胶时间几乎是常数。

而且凝胶的机械强度和凝胶时间有关:更短时间内形成的凝胶具有更好的机械强度(数据未显示)。

基于这些情况,凝胶强度和凝胶时间一样可以通过改变H2O2和HRP 的浓度来控制。

凝胶是在1.25份每毫升的HRP 和2.4mmol/L的H2O2催化剂作用下20秒形成的。

图1 HA-Tyr水凝胶凝胶时间和催化剂浓度的关系。

a) 1.25份每毫升的HRP的情况下H2O2的影响;b) 2.4mmol/L的H2O2的情况下HRP的影响。

如图2 所示,我们对水凝胶(规格为20⨯20⨯1.2 mm)的体外酶触降解反应进行了测试,我们以重量损失方面作为评估标准。

以不同浓度的透明质酸(0,10,25,50和100份每毫升)来研究水凝胶的降解过程,作为体内酶水解透明质酸链的模拟。

§所有水凝胶在透明质酸酶作用下都能完全降解,而单独在PBS缓冲液中培养的阴性对照实验形成的水凝胶却观察不到重量的变化。

图2 在体外37o C下的PBS缓冲液中HA-Tyr水凝胶的酶触降解情况。

透明质酸酶浓度:○,100份每毫升;□,50份每毫升;△,25份每毫升;▽,10份每毫升;●,0份每毫升。

水凝胶的降解速率(B)可以从下式中估算:B=h/2t∞(1)式中h 表示开始时板坯的厚度,t∞表示完全降解所需的时间。

这个方程式基于降解是发生在板坯的两面而不是左右边缘的假设的。

降解速率随着透明质酸酶浓度的增加而增加。

透明质酸酶浓度从0,2.5,10,25和50 份每毫升的增加引起降解速率分别为0,1.8,2.3,4.1和5.5 106 cm/s。

而且这些水凝胶重量的减少时随时间线性发生的,表明降解过程仅由表面侵蚀而产生。

10就希望这种表面控制降解的水凝胶可以达到对生物活性分子的缓释作用,例如蛋白质可以通过这种表面降解而释放。

为了研究水凝胶的体内形成和降解情况,对小鼠进行HA-Tyr 的皮下注入给药并且不加入H2O2/HRP(表1)。

¶使用四种注射方式:(ⅰ)注射器A(HA-Tyr +H2O2)+注射器B(HRP),(ⅱ)注射器A(HA-Tyr),(ⅲ)注射器A(HA-Tyr)+注射器B(HRP),(ⅳ)注射器A(HA-Tyr +H2O2)。

图3a 表明小鼠体内注射1天后收集到的水凝胶的情况。

由注射体系(ⅰ):注射器A(HA-Tyr +H2O2)+注射器B(HRP)形成的水凝胶具有最高的机械强度;其他的机械强度为(ⅰ)>(ⅲ)≈(ⅳ)>(ⅱ)。

这种结果表明H2O2和HRP的协同效应和足够高的浓度的共存性影响着HA-Tyr水凝胶的交联效果。

有趣的是仅仅注射HA-Tyr溶液也可以形成水凝胶,表明氧化偶联反应在很少量的H2O2和过氧化酶的存在下甚至是在没有注射H2O2和HRP的生理条件下也能够进行。

这些不仅是在可以观察到炎症或刺激的组织,而是通过这四种注射方式的部位都可以形成这种原位凝胶形成体系。

表1 注射溶液的成分a注射体系注射器A 注射器BⅰHA-Tyr +H2O2HRPⅱHA-TyrⅲHA-Tyr HRPⅳHA-Tyr +H2O2a透明质酸酪胺偶联物和酶通过两种不同的注射器连续的注入图3 水凝胶在体内的形成和降解情况。

a) HA-Tyr水凝胶在体内的形成情况。

b) 由不同的注射溶液形成的水凝胶在体内的降解情况:○,注射器A(HA-Tyr+H2O2)+注射器B(HRP);□,注射器A(HA-Tyr);△,注射器A(HA-Tyr)+注射器B(HRP);▽,注射器A(HA-Tyr +H2O2)。

如图3b所示,水凝胶在生物体内的降解能力取决于注射溶液的组成。

超过一个月后同时使用了HRP和H2O2而形成的水凝胶的重量在逐渐的减少,相比之下其他的水凝胶则快速的降解。

这就被认为是水凝胶的交联程度的不同而影响其降解能力。

这些结论即将要被实际得到证实,试图达到最佳的药物治疗效果和组织再生而对水凝胶的降解能力进行控制是很有必要的。

总之,一个简单无毒可注射的原位水凝胶体系通过一种生物合成途径—酶导介氧化交联反应—而得以实现。

这种很方便的生物相容性好的可注射的原位水凝胶形成体系通过控制释放生物活性分子和∕或细胞而控制药物释放和组织再生具有很大的优势。

本研究由新加坡科学技术研究院基金支持。

我们非常感谢日本智索株式会社所提供的透明质酸和Cindy Ren女士以及她的宝贵建议。

注解和参考文献†HA-Tyr是通过以下的大体步骤合成的。

HA(0.5g,1.25mmol;800kDa)溶解在100ml蒸馏水中。

再在这溶液中加入酪胺盐酸盐(4.68g,27.0mmol)。

反应混合溶液的pH通过加入0.1M NaOH调整到6.8。

1-乙基-3-[3-(二甲基胺)丙基]碳化二亚胺(EDC) (0.995g,5mmol)和1-羟基苯并三唑(HOBT) (0.675g,5mmol)在DMSO/蒸馏水(1:1,10 ml)。

混合后反应液的pH维持在6.8。

反应液在缓慢的搅拌下室温保持48小时。

混合液需要通过渗析纯化(除去分子量为3500以下的分子)。

让剩余液冻干形成HA-Tyr(产量95%)。

1 H 核磁共振谱(D2O)为:δ 1.9(s,C(-O)CH3),2.6 2.8(br,ArCH2CH2),6.7 7.2(br,Ar)。

‡Jeong等11报道了水凝胶的凝胶时间是由反向试管测试方法决定的。

HA-Tyr(50 mg)被溶解在一小瓶的PBS(磷酸盐缓冲液,pH为7.4)中。

新配制的不同浓度的HRP和H2O2溶液加入小瓶中缓慢的混匀。

在瓶中的反向溶液中观察不到流动则表明凝胶的形成。

对于体外的降解实验,需要将含有HRP和H2O2的HA-Tyr 溶液注入一个板坯中,板坯在上下两边都覆盖有玻璃平板的垫片上。

反应结束后,将产生的水凝胶置于充足的蒸馏水中以除去没有反应的物质,并使水凝胶溶胀蒸馏水。

§将HA水凝胶(规格为20⨯20⨯1.2 mm)沉浸在100ml的PBS缓冲液中,并加入透明质酸酶,混合物在37o C条件下搅拌。

水凝胶的降解程度由剩余的凝胶重量来估算。

¶执行动物实验的依据是国际动物实验研究准则。

BALB/c小鼠由动物实验中心提供,是出生于新加坡国立大学的动物控股公司的6-8周大的小鼠。

HA-Tyr (10mg/ml)被溶解于含有70 mmol/L H2O2的PBS缓冲液中,然后将0.5ml的该溶液通过22规格的注射器对小鼠进行皮下注射,接下来用27规格的注射器注入浓度为0.25mg/ml的HRP溶液50μl。

1 Y. Qiu and K. Park, Adv. Drug. Delivery Rev., 2001, 53, 321; A. Kikuchi and T. Okano, Adv. Drug. Delivery Rev., 2002, 54, 53; Y. Tachibana, M. Kurisawa, H. Uyama, T. Kakuchi and S. Kobayashi, Chem. Commun., 2003, 106; M. Kimura, K. Fukumoto, J. Watanabe and K. Isihara, J. Biomater. Sci. Polym. Ed., 2004, 15, 631.2 B. Jeong, Y. H. Bae, D. S. Lee and S. W. Kim, Nature, 1997, 388, 860.3 R. Langer, Science, 1990, 249, 1527; A. Hatefi and B. Amsden, J. Controlled Release, 2002, 80, 9.4 X. Z. Shu, Y. Liu, F. S. Palumbo, Y. Luo and G. D. Prestwitch, Biomaterials, 2004, 25, 1339.5 Hoffman, Adv. Drug Delivery Rev., 2002, 43, 3.6 T. C. Laurent and J. R. Fraser, FASEB J., 1992, 6, 2397.7 J. E. Scott, J. Anat., 1995, 187, 259.8 P. Bulpitt and D. Aeschlimann, J. Biomed. Mater. Res., 1999, 47, 152.9 S. Kobayashi, H. Uyama and S.Kimura, Chem. Rev., 2001, 101, 3793; T. Fukuoka, H. Uyama and S. Kobayashi, Biomacromolecules, 2004, 5, 977.10 N. Yui, T. Okano and Y. Sakurai, J. Controlled Release, 1992, 22, 105.11 B. Jeong, Y. H. Bae and S. W. Kim, Macromolecules, 1999, 32, 7064.。

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