一种自发相分离驱动的Janus水凝胶贴片及其制备方法和应用

本发明属于生物材料，具体涉及一种具有时空调控促肌腱功能性再生功能的自发相分离驱动的janus水凝胶贴片及其制备方法和应用。

背景技术：

1、肌腱损伤愈合是涉及炎症反应、胶原沉积、基质重塑及力学功能恢复的复杂生理过程。术后肌腱的早期愈合阶段过度的炎症反应可能促进粘连形成，而增殖期异常的愈合则可能导致过度纤维化。这一系列反应最终会延缓重塑阶段，导致修复后肌腱机械性能下降、功能恢复受限，并增加再次受伤的风险。从结构上看，肌腱损伤会破坏肌腱内部的胶原蛋白和细胞排列，削弱其与邻近组织的界限，从而损害肌腱的正常结构并加重粘连的形成。因此，临床亟需一种兼具时序修复功能及空间适配性的修复材料。

2、当前临床及研究中常用的肌腱修复材料仍存在明显局限性：（1）抗粘连作用多依赖物理隔离屏障，缺乏润滑界面设计，难以长期维持肌腱滑动所需的低摩擦微环境；（2）缺乏对肌腱愈合不同阶段的时序调控，现有策略多集中于早期抗炎，难以覆盖炎症期、增殖期及重塑期的连续修复需求；（3）促再生与抗纤维化功能不足，难以有效促进ⅰ型胶原有序沉积，也难以抑制ⅲ型胶原过度表达及纤维化瘢痕形成；（4）结构设计和制备过程复杂，部分多层材料需多步组装或复杂加工，不利于稳定制备和临床转化。

3、为此，开发一种简便制备、界面稳定、能在空间上构建润滑抗粘连界面和持久物理屏障，且在时间上实现炎症调控、成纤维细胞抑制及纤维化重塑干预的水凝胶贴片，对解决肌腱愈合难题、提升修复质量具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明针对现有肌腱损伤修复材料的不足，提供一种具有时空调控促肌腱功能性再生功能的自发相分离驱动的janus水凝胶贴片及其制备方法和应用。该水凝胶贴片能够在空间上构建润滑抗粘连界面和持久物理屏障，在时间上实现炎症期响应性抗炎调控和炎症—增殖期持续抗纤维化调控，从而有效减少术后肌腱粘连，促进肌腱样基质重塑并改善肌腱力学功能。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、本发明提供一种自发相分离驱动的janus水凝胶贴片，包括相互结合的多孔水凝胶层和致密水凝胶层；

4、所述多孔水凝胶层由甲基丙烯酰化透明质酸、基质金属蛋白酶-2响应肽和光引发剂经光聚合交联形成；

5、所述致密水凝胶层由聚（丙交酯-丙二醇-丙交酯）二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和光引发剂经光聚合交联形成；

6、所述多孔水凝胶层与所述致密水凝胶层之间形成连续且无裂隙的双层界面。

7、作为本发明的一个优选实施方式，所述基质金属蛋白酶响应肽的氨基酸序列如seq id no:1所示。

8、作为本发明的一个优选实施方式，所述多孔水凝胶层为亲水性多孔结构，所述致密水凝胶层为疏水性致密结构；所述多孔水凝胶层的摩擦系数低于所述致密水凝胶层的摩擦系数。

9、作为本发明的一个优选实施方式，所述多孔水凝胶层包载有pei-pba/cox-2sirna基因转染复合物，所述致密水凝胶层包载有氯硝柳胺；pei-pba/cox-2 sirna基因转染复合物是由4-（溴甲基）苯硼酸修饰的聚乙烯亚胺与cox-2 sirna通过静电作用自组装形成，且4-（溴甲基）苯硼酸修饰的聚乙烯亚胺与cox-2 sirna的氮磷比n/p为10～40；所述cox-2 sirna的正义链核苷酸序列如seq id no:2所示，反义链核苷酸序列如seq id no:3所示。

10、本发明提供一种所述janus水凝胶贴片的制备方法，包括以下步骤：

11、将甲基丙烯酰化透明质酸、基质金属蛋白酶响应肽和光引发剂溶于水中，得到亲水性前体液；

12、将聚（丙交酯-丙二醇-丙交酯）二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和光引发剂混合，得到疏水性前体液；

13、将所述亲水性前体液与所述疏水性前体液按比例混合，注入模具中，静置至两相发生自发相分离并形成双层界面，经光聚合，得到所述janus水凝胶贴片。

14、作为本发明的一个优选实施方式，所述亲水性前体液与所述疏水性前体液按体积比0.8∼1.2:1混合。

15、优选地，所述亲水性前体液与所述疏水性前体液按体积比1:1混合。

16、作为本发明的一个优选实施方式，所述光聚合为405 nm光照下照射1～3分钟。

17、作为本发明的一个优选实施方式，所述亲水性前体液中还包含pei-pba/cox-2sirna基因转染复合物；所述疏水性前体液中还包含氯硝柳胺；

18、所述pei-pba/cox-2 sirna基因转染复合物以水溶液形式与所述甲基丙烯酰化透明质酸、基质金属蛋白酶响应肽和光引发剂的水溶液混合，得到所述亲水性前体液；

19、所述氯硝柳胺与所述聚（丙交酯-丙二醇-丙交酯）二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和光引发剂混合，得到所述疏水性前体液；

20、pei-pba/cox-2 sirna基因转染复合物是由4-（溴甲基）苯硼酸修饰的聚乙烯亚胺与cox-2 sirna通过静电作用自组装形成；cox-2 sirna的正义链核苷酸序列如seq id no:2所示，反义链核苷酸序列如seq id no:3所示。

21、优选地，cox-2 sirna在亲水性前体液中的浓度为40～50μg/ml。

22、更优选地，cox-2 sirna在亲水性前体液中的浓度为45.6 μg/ml。

23、优选地，氯硝柳胺在疏水性前体液中浓度为1.50～2.25 mg/ml。

24、作为本发明的一个优选实施方式，基质金属蛋白酶响应肽为基质金属蛋白酶-2。

25、作为本发明的一个优选实施方式，所述亲水性前体液中，甲基丙烯酰化透明质酸的浓度为20~30 mg/ml，基质金属蛋白酶-2响应肽的浓度为20~30 mg/ml，亲水性光引发剂的质量浓度为0.3～0.8 %；

26、所述甲基丙烯酰化透明质酸溶液与基质金属蛋白酶-2响应肽溶液的体积比为0.8～1.2∶1。

27、优选地，所述亲水性前体液中，甲基丙烯酰化透明质酸的浓度为25 mg/ml，基质金属蛋白酶-2响应肽的浓度为25 mg/ml，亲水性光引发剂的质量浓度为0.5 %；所述甲基丙烯酰化透明质酸溶液与基质金属蛋白酶-2响应肽溶液的体积比为1∶1。

28、作为本发明的一个优选实施方式，所述疏水性前体液中，聚（丙交酯-丙二醇-丙交酯）二甲基丙烯酸酯的质量浓度为90～98%，甲基丙烯酸羟乙酯的质量浓度为0.9～9 %，疏水性光引发剂的质量浓度为0.1～1.0 %。

29、优选地，所述疏水性前体液中，聚（丙交酯-丙二醇-丙交酯）二甲基丙烯酸酯的质量浓度为95%，甲基丙烯酸羟乙酯的质量浓度为4.5 wt%，疏水性光引发剂的质量浓度为0.5%。

30、作为本发明的一个优选实施方式，所述甲基丙烯酰化透明质酸由透明质酸与2-氨基乙基甲基丙烯酸酯盐酸盐在1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺和n-羟基琥珀酰亚胺作用下经酰胺化反应制得。

31、作为本发明的一个优选实施方式，所述聚（丙交酯-丙二醇-丙交酯）二甲基丙烯酸酯由聚丙二醇与丙交酯经开环聚合、再与甲基丙烯酰氯经官能化反应制得。

32、本发明还提供一种所述janus水凝胶贴片在制备用于预防肌腱术后粘连和/或促进肌腱功能性修复的医用材料中的应用。

33、本发明与现有技术相比具有以下优点：

34、1、本发明的janus水凝胶贴片将抗粘连、炎症调控、抗纤维化重塑和促肌腱样基质再生功能集成于一体，且能针对术后肌腱愈合过程中炎症失衡、成纤维细胞异常活化、胶原沉积紊乱及肌腱周围粘连等关键问题进行协同干预，从而促进肌腱由纤维化瘢痕修复向非纤维化、高质量愈合转变。

35、2、本发明的水凝胶贴片具有良好的生物医用应用潜力。ham层来源于透明质酸改性材料，具有良好的亲水性、润滑性和生物相容性；pld层来源于聚乳酸/丙二醇嵌段共聚物二甲基丙烯酸酯衍生物，具有可降解性和较好的力学支撑性能，有利于降低机体不良反应并满足肌腱术后修复需求。

36、3、本发明通过ham层早期响应释放cox-2 sirna与pld层延迟持续释放氯硝柳胺，实现对肌腱修复不同阶段的时序调控。水凝胶贴片不仅能够减少肌腱周围粘连，还可促进ⅰ型胶原表达和有序沉积，抑制ⅲ型胶原过度沉积，改善胶原重塑及新生肌腱组织结构，从而提高肌腱修复质量。

37、4、本发明通过将两种前体液按比例混合后光聚合即可获得具有功能分区的双层水凝胶贴片，制备方法操作简便、条件温和、结构可控，不需要复杂设备，具有良好的可重复性、规模化制备潜力和临床转化应用前景。