技术领域
[0001] 本
发明涉及一种生物粘合剂及其制备方法，该粘合剂用于湿润环境组织的粘合及修复，特别适用于软骨组织领域的粘合及修复。
背景技术
[0002] 近几十年来为减少手术的复杂程度和对病人的创伤，医用胶粘剂获得了飞速发展和广泛应用。在外科手术中，医用胶粘剂用于某些器官和组织的局部粘合和修补，手术后缝合处微血管渗血的制止，妇科用来粘堵输卵管完成结扎，齿科用于
牙齿的修补，
骨科手术中骨骼、关节的结合与
定位。目前在临床上主要用缝合线或
组织粘合剂来整合需要结合的软组织。由于组织粘合剂能有效降低手术复杂性及减少再次处理，正逐步得到临床医生的青睐。目前临床上使用的组织粘合剂有α-氰
丙烯酸酯类衍生物，戊二
醛-
白蛋白类衍生物和
纤维蛋白胶。然而这些医用胶粘剂仍存在各种
缺陷。如α-氰基丙烯酸酯类，虽然粘合时间短，但胶层脆性大，分解时不可避免产生甲醛；牙齿用胶粘剂易受
温度、强度、生理环境因素影响而容易导致粘固不牢等。
[0003] 软骨的修复过程是通过纤维蛋白
凝块的形成和缺损周围正常软骨、缺损下方的骨髓或者滑膜组织来源的成软骨细胞的级联反应，最终完成缺损部位的组织修复。传统软
骨修复的技术，例如软骨下钻孔、清理钻孔术或者微骨折，都是利用软骨下有血供的组织和骨髓，并联合应用清除软骨碎片等操作来促进软骨修复。但是这些方法会导致纤维软骨的形成，其成分、结构和
力学性质与正常软骨不同。目前没有任何粘合剂产品可用于软骨损伤后的粘合。
发明内容
[0004] 有鉴于此，有必要提供一种生物粘合剂及其制备方法，该生物粘合剂性能优良，能有效克服上述粘合剂的缺陷。
[0005] 一种生物粘合剂，其含有
聚合物及
溶剂，该聚合物为多巴胺或贻足粘附蛋白与
氧化后的接枝物A的接枝物，其中该接枝物A为高分子物质与丙烯酸酯类化合物的接枝物；该氧化后的接枝物A中的高分子物质中六元环上连有醛基；该高分子物质选自透明质酸、
硫酸软骨素、明胶、多肽、海藻酸、和壳聚糖中的至少一种；该丙烯酸酯类化合物选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩
水甘油酯、和丙烯酸酯中的一种。
[0006] 进一步的，所述溶剂为水、
氯化钠的水溶液、
磷酸盐缓冲溶液中的一种。
[0007] 进一步的，该生物粘合剂中聚合物的
质量百分浓度为10%~85%。
[0008] 进一步的，所述醛基经由高分子物质中六元环上的邻羟基氧化形成。
[0009] 一种生物粘合剂的制备方法，其包括如下步骤：制备接枝物A，该接枝物A为高分子物质与丙烯酸酯类化合物的接枝物，其中该高分子物质选自透明质酸、硫酸软骨素、明胶、多肽、海藻酸、和壳聚糖中的至少一种；该丙烯酸酯类化合物选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、和丙烯酸酯中的一种；
氧化所述接枝物A，使接枝物A中的高分子物质中六元环上的邻羟基氧化为醛基；
制备聚合物，该聚合物为多巴胺或贻足粘附蛋白与氧化后的接枝物A的接枝物；
将所述聚合物溶于溶剂中，制得所述生物粘合剂。
[0010] 进一步的，该制备接枝物A的步骤包括：采用溶剂M溶解所述高分子物质；加入丙烯酸酯类化合物进行反应，其中加入的丙烯酸酯类化合物的摩尔数是高分子物质摩尔数的10-50倍；加入
有机溶剂N进行沉淀，得到的沉淀物为接枝物A。
[0011] 进一步的，该溶剂M为水、或水与有机溶剂、无机盐、
有机酸三者中的任一种的混合物，该有机溶剂N为丙
酮或酒精。
[0012] 进一步的，该透明质酸于溶剂M中的质量体积浓度为0.001~0.1g/mL；硫酸软骨素于溶剂M中的质量体积浓度为0.001~0.2g/mL；明胶于溶剂M中的质量体积浓度为0.001~0.25g/mL，海藻酸于溶剂M中的质量体积浓度为0.005~0.1g/mL，壳聚糖于溶剂M中的质量体积浓度为0.001~0.1g/mL。
[0013] 进一步的，氧化所述接枝物A的步骤包括：将所述接枝物A溶解于水中，加入
氧化剂进行反应，该氧化剂为高碘酸钠、双氧水、
次氯酸钠中的一种；对氧化后的接枝物A进行分离纯化、干燥。
[0014] 进一步的，氧化所述接枝物A的步骤中氧化反应的溶液中，接枝物A的质量百分浓度为0.1%~10%，当氧化剂使用高碘酸钠，高碘酸钠的质量百分浓度为1%~20%；当氧化剂使用双氧水，双氧水的质量百分浓度为0.5%~15%；当氧化剂使用次氯酸钠，次氯酸钠的质量百分浓度为0.5%~20%。
[0015] 进一步的，所述制备聚合物的步骤包括：将所述氧化后的接枝物A溶解于水中，加入
碳化二亚胺制得反应液，控制反应液的pH值为4~6且在氮气的保护下加入多巴胺或贻足粘附蛋白进行反应得到聚合物；对制得的聚合物进行分离纯化、干燥。
[0016] 进一步的，所述氧化后的接枝物A溶解于水后的质量百分浓度为0.1%~10%，碳化二亚胺的质量百分浓度为氧化后的接枝物A质量百分浓度的0.5~5倍，多巴胺或贻足粘附蛋白的质量百分浓度为0.1%~20%。
[0017] 进一步的，该方法还包括将所述聚合物溶于溶剂后进行照射紫外灯使聚合物交联的步骤。
[0018] 本发明的生物粘合剂具有良好的生物活性，较好的力学性能，可
生物降解，促进湿润环境组织愈合等优点。该生物粘合剂适用于粘合湿润组织，特别是软骨组织修复和缺损组织的修复（骨组织和牙组织的修复），具有广阔的应用前景。
附图说明
[0019] 图1为本发明较佳
实施例的生物粘合剂的合成原理示意图。
具体实施方式
[0020] 请参阅图1，本发明较佳实施例的生物粘合剂的制备方法，其包括以下步骤：（1）制备接枝物A，该接枝物A为高分子物质与丙烯酸酯类化合物的接枝物。
[0021] 该高分子物质为天然的高分子物质，具体选自透明质酸、硫酸软骨素、明胶、多肽、海藻酸、和壳聚糖中的至少一种。该丙烯酸酯类化合物选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、和丙烯酸酯中的一种。
[0022] 该步骤（1）具体为：采用溶剂M溶解所述高分子物质，接着加入丙烯酸酯类化合物进行反应，其中加入的丙烯酸酯类化合物的摩尔数是高分子物质摩尔数的10~50倍，然后加入有机溶剂N进行沉淀，得到的沉淀物即为接枝物A（高分子物质与丙烯酸酯类化合物的接枝物）。
[0023] 该步骤（1）还包括将得到的沉淀物加水进行溶解，再
真空干燥所述沉淀物的步骤。
[0024] 本实施例中，加入的有机溶剂N的体积为溶剂M体积的20-40倍。
[0025] 所述步骤（1）中，该有机溶剂N为丙酮或酒精，该溶剂M可为水、或水与有机溶剂、无机盐、有机酸三者中的任一种的混合物。对应不同的高分子物质，溶剂M种类可不同，如当高分子物质为透明质酸和/或海藻酸时，溶剂M为磷酸盐缓冲液（pH=3）；如当高分子物质为硫酸软骨素时，溶剂M为丙酮的水溶液（如丙酮与水的体积比为1：1）；如当高分子物质为明胶时，溶剂M为丙酮的水溶液（如丙酮与水的体积比为1：1）；如当高分子物质为壳聚糖，溶剂M为
醋酸的水溶液(如浓度为0.02~0.5摩尔每升)。
[0026] 另外，当所述溶剂M选用丙酮的水溶液时，该步骤（1）中加入丙烯酸酯类化合物的同时还需加入三乙胺（催化剂），其中丙烯酸酯类化合物与三乙胺的体积比为1:1~1:5。该透4 6 4 5
明质酸的分子量为10~10Da，该硫酸软骨素的分子量为10~10Da。
[0027] 对应不同的高分子物质，高分子物质于溶剂M中的浓度不同，如透明质酸于溶剂M中的质量体积浓度为0.001~0.1g/mL；硫酸软骨素于溶剂M中质量体积浓度为0.001~0.20g/mL；明胶于溶剂M中的质量体积浓度为0.001~0.25g/mL，海藻酸于溶剂M中的质量体积浓度为0.005~0.1g/mL，壳聚糖于溶剂M中的质量体积浓度为0.001~0.10g/mL。
[0028] （2）氧化所述接枝物A，使接枝物A中的高分子物质中六元环上的羟基氧化为醛基。
[0029] 该步骤（2）具体为：将所述接枝物A溶解于水中，加入氧化剂进行反应使高分子物质中六元环上的邻羟基氧化为醛基。该氧化剂为高碘酸钠、双氧水、次氯酸钠中的一种。
[0030] 氧化反应的溶液中，所述接枝物A的质量百分浓度为0.1%~10%，对应使用不同的氧化剂时，氧化剂的浓度不同，如高碘酸钠的质量百分浓度为1%~20%，双氧水的质量百分浓度为0.5%~15%，次氯酸钠的质量百分浓度为0.5%~20%。
[0031] 氧化反应一段时间后（本实施例中为0.1~24小时），可加入终止剂（如乙二醇）以终止氧化反应，然后对氧化后的接枝物A进行分离纯化、干燥的步骤。
[0032] 该步骤（2）中分离纯化具体可为：采用截留分子量为1000~8000的
透析袋进行透析。本实施例中需透析三天，每一天换三次水。该步骤中干燥具体可为：将经过透析的溶液放入低温
冰箱进行预冷（可预冷至-20℃至-80℃），然后
冷冻干燥。
[0033] （3）制备聚合物，该聚合物为多巴胺或贻足粘附蛋白与氧化后的接枝物A的接枝物。
[0034] 该步骤（3）具体为：将所述氧化后的接枝物A溶解于水中，加入碳化二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，得到反应液。然后在氮气的保护下加入多巴胺或贻足粘附蛋白进行反应，得到多巴胺或贻足粘附蛋白与所述氧化后的接枝物A的接枝物，即聚合物，然后对制得的聚合物进行分离纯化、干燥的步骤。其中，NHS可选择添加或不添加。
[0035] 其中，EDC和NHS是活化剂，活化多巴胺或贻足粘附蛋白上的羧基，更有利多巴胺或贻足粘附蛋白与氧化后的接枝物A反应的进行。
[0036] 所述聚合物中，多巴胺或贻足粘附蛋白将接枝于高分子物质上，如图1所示。
[0037] 所述步骤（3）中氧化后的接枝物A溶解于水后的质量百分浓度为0.1%~10%，碳化二亚胺的质量百分浓度为氧化后的接枝物A的质量百分浓度的0.5~5倍，N-羟基琥珀酰亚胺的质量百分浓度为碳化二亚胺质量百分浓度的1~10倍，多巴胺或贻足粘附蛋白的质量百分浓度为0.1%~20%。
[0038] 另外，步骤（3）中在加入多巴胺或贻足粘附蛋白前，还包括对反应液进行pH调整至4.0~6.0的步骤，以保证反应在酸性环境下进行。pH调整可通过加入氢氧化钠溶液至反应液中实现。
[0039] 所述贻足粘附蛋白为贻足粘附蛋白3、贻足粘附蛋白5中的一种或两种。
[0040] 该步骤中分离纯化步骤具体可为：采用截留分子量为1000~8000的透析袋进行透析。本实施例中需透析三天，第一天每4个小时换一次水，第二天和第三天一天换三次水（等间隔）。该步骤中干燥具体可为：将经过透析的溶液放入低温冰箱进行预冷（可预冷至-20℃至-80℃），然后冷冻干燥，得到淡黄色海绵状固体，即为所述聚合物。
[0041] （4）将所述聚合物溶于溶剂中，照射紫外灯使聚合物交联，即制得所述生物粘合剂。
[0042] 所述溶剂可为水、氯化钠的水溶液、磷酸盐缓冲溶液中的一种。该生物粘合剂的浓度为10%~85%，可根据需要进行调整。
[0043] 紫外灯的
波长为200-400nm，照射的时间为10s~3600s。
[0044] 可以理解的，所述照射紫外灯使聚合物交联的步骤亦可以省略。
[0045] 上述及下文提到的水均指去离子水。
[0046] 本发明的生物粘合剂，其含有聚合物，该聚合物为多巴胺或贻足粘附蛋白与氧化后的接枝物A的接枝物，其中该接枝物A为高分子物质与丙烯酸酯类化合物的接枝物，该氧化后的接枝物A为将接枝物A中的高分子物质中六元环上的羟基氧化为醛基。该高分子物质选自透明质酸、硫酸软骨素、明胶、多肽、海藻酸、和壳聚糖中的至少一种。该丙烯酸酯类化合物选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、和丙烯酸酯中的一种。
[0047] 本发明的生物粘合剂，其进一步含有溶剂，所述溶剂可为水、氯化钠的水溶液、磷酸盐缓冲溶液中的一种。该生物粘合剂的浓度为10%~85%。
[0048] 本发明的生物粘合剂具有以下优点：（1）小分子丙烯酸酯类化合物的加入改善了高分子物质的力学性能；（2）将天然高分子中六元环上的邻羟基氧化为醛基，醛基与组织中的
氨基发生“希夫
碱”反应，从而搭建了一条粘合剂与组织结合的
桥梁；（3）多巴胺或贻足粘附蛋白的加入提高了粘合剂的粘结强度；（4）紫外灯照射交联粘合剂，无毒，进一步提高粘合剂的力学性能。
[0049] 本发明的生物粘合剂具有良好的生物活性，较好的力学性能，
可生物降解，促进组织愈合等优点。本发明的生物粘合剂在体内降解或被
机体完全吸收的时间为1~8个月。根据组织粘合剂粘接性能试验方法（YY/T 0729.3）进行测试，该生物粘合剂在湿态下的拉伸强度为5~120MPa。采用国家标准测试细胞毒性为0-1级。
[0050] 该生物粘合剂适用于粘合组织，特别是软骨组织修复和缺损组织的修复（骨组织和牙组织的修复），具有广阔的应用前景。
[0051] 下面通过实施例来对本发明进行具体说明。
[0052] 实施例1步骤（1）：制备接枝物A（透明质酸接枝甲基丙烯酸甲酯）。
[0053] 将1g透明质酸(分子量为1.6×106)加入至100mL磷酸盐缓冲溶液（pH=3）中，机械搅拌溶解24h，转速为280转/分钟（rpm）；然后在其中加入2.2mL甲基丙烯酸甲酯，继续搅拌反应5天；再加入丙酮进行沉淀，并除去未反应的甲基丙烯酸甲酯及其他小分子，其中丙酮的加入体积是磷酸盐缓冲溶液体积的20倍；在得到沉淀物后用水进行溶解，再加入丙酮沉淀，重复两次；最后在室温进行真空干燥48h，真空度为-100kpa，即得接枝物A（透明质酸接枝甲基丙烯酸甲酯，命名为透明质酸丙烯酸酯）。
[0054] 步骤（2）：氧化所述接枝物A。
[0055] 称取0.3g接枝物A，将其加入至5mL水溶液中，待完全溶解，加入0.308g高碘酸钠，磁力搅拌避光反应6h，磁力搅拌的速度为480rpm；然后透析3天，透析袋的截留分子量为8000-14000；最后冷冻干燥3天，得到白色海绵状的透明质酸丙烯酸酯醛。
[0056] 步骤（3）：制备聚合物，多巴胺与氧化后的接枝物A的接枝。
[0057] 称取1g透明质酸丙烯酸酯醛，将其加入100mL圆底三口瓶中，然后加入40mL水溶液，待其完全溶解，依次加入0.955g碳化二亚胺，1.15g N-羟基琥珀酰亚胺，磁力搅拌溶解，用0.1mol/L的氢氧化钠将pH调至5.5；待全部溶解后通入氮气15min，然后抽真空15min，再通入氮气15min，然后再抽真空15min，然后加入0.8g多巴胺，抽真空15min，通入氮气在氮气的保护下反应24h，待反应结束透析三天，第一天每隔3小时换一次水，第二天开始一天换三次水，透析袋的截留分子量为7000；最后冷冻干燥三天，得到淡黄色海绵状的聚合物(命名为透明质酸丙烯酸酯醛-多巴胺)。
[0058] 步骤（4）：将所述聚合物溶于溶剂中，照射紫外灯使聚合物交联，即制得所述生物粘合剂。
[0059] 称取一定质量的聚合物(透明质酸丙烯酸酯醛-多巴胺)，将其溶于水中，配置浓度为30%的溶液，待完全溶解，得到均一稳定的溶液后，用紫外灯照射30s，紫外灯的波长为365nm。
[0060] 实施例2步骤（1）：制备接枝物A（硫酸软骨素接枝甲基丙烯酸甲酯）。
[0061] 将1g硫酸软骨素(分子量为40000)加入至100mL丙酮的水溶液中（丙酮与水的体积比为1：1）中，磁力搅拌溶解24h，转速为520rpm；然后在其中加入1mL甲基丙烯酸甲酯和1mL三乙胺，继续搅拌反应2天；再加入丙酮进行沉淀，并除去未反应的甲基丙烯酸甲酯及其他小分子，其中丙酮的加入体积是丙酮的水溶液体积的20倍；在得到沉淀物后用水进行溶解，再加入丙酮沉淀，重复两次；最后在室温进行真空干燥48h，真空度为-100kpa，即得接枝物A（硫酸软骨素接枝甲基丙烯酸甲酯，命名为硫酸软骨素丙烯酸酯）。
[0062] 步骤（2）：氧化所述接枝物A。
[0063] 称取0.9g接枝物A，将其加入至5mL水溶液中，待完全溶解，加入0.308g高碘酸钠，磁力搅拌避光反应6h，磁力搅拌的速度为480rpm；然后透析3天，透析袋的截留分子量为3500；最后冷冻干燥3天，得到白色海绵状的硫酸软骨素丙烯酸酯醛。
[0064] 步骤（3）：制备聚合物，多巴胺与氧化后的接枝物A的接枝。
[0065] 称取2g硫酸软骨素丙烯酸酯醛，将其加入100mL圆底三口瓶中，然后加入20mL水溶液，待其完全溶解，加入1.9g碳化二亚胺，磁力搅拌溶解，用0.1mol/L的氢氧化钠将pH调至5；待全部溶解后通入氮气15min，然后抽真空15min，再通入氮气15min，然后再抽真空15min，然后加入0.405g多巴胺抽真空15min，通入氮气在氮气的保护下反应24h，待反应结束避光透析三天。透析的水使用双蒸水，水的pH调至5，第一天每隔3小时换一次水，第二天开始一天换三次水，透析袋的截留分子量为1000；最后冷冻干燥三天，得到淡黄色海绵状的聚合物（命名为透硫酸软骨素丙烯酸酯醛-多巴胺）。
[0066] 步骤（4）：将所述聚合物溶于溶剂中，照射紫外灯使聚合物交联，即制得所述生物粘合剂。
[0067] 称取一定质量的硫酸软骨素丙烯酸酯醛-多巴胺，将其溶于水中，配置浓度为50%的溶液，待完全溶解，得到均一稳定的溶液后，用紫外灯照射60s，紫外灯的波长为365nm。
[0068] 实施例3步骤（1）：制备接枝物A（明胶接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯）。
[0069] 将1g明胶加入至50mL磷酸盐缓冲溶液（pH=3）中，机械搅拌溶解24h，转速为350rpm；然后在其中加入2.2mL甲基丙烯酸缩水甘油酯，继续搅拌反应7天；再加入丙酮进行沉淀，并除去未反应的小分子，其中丙酮的加入体积是磷酸盐缓冲溶液体积的20倍；在得到沉淀物后用水进行溶解，再加入丙酮沉淀，重复两次；然后透析3天，透析袋的截留分子量为1000；最后冷冻干燥3天，即得接枝物A（明胶接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，命名为明胶丙烯酸酯）。
[0070] 步骤（2）：氧化所述接枝物A。
[0071] 称取0.3g明胶丙烯酸酯，将其加入至5mL水溶液中，待完全溶解，加入0.308g高碘酸钠，磁力搅拌避光反应10min，磁力搅拌的速度为480rpm；然后透析3天，透析袋的截留分子量为1000；最后冷冻干燥3天，得到白色或淡黄色海绵状的明胶丙烯酸酯醛。
[0072] 步骤（3）：制备聚合物，贻足粘附蛋白与氧化后的接枝物A的接枝。
[0073] 称取1g明胶丙烯酸酯醛，将其加入100mL圆底三口瓶中，然后加入40mL水溶液，待其完全溶解，依次加入0.955g碳化二亚胺，1.15gN-羟基琥珀酰亚胺，磁力搅拌溶解，用0.1mol/L的氢氧化钠将pH调至5.5；待全部溶解后通入氮气15min，然后抽真空15min，再通入氮气15min，然后再抽真空15min，然后加入贻足粘附蛋白3和贻足粘附蛋白5，通入氮气在氮气的保护下反应24h，待反应结束透析三天，第一天每隔3小时换一次水，第二天开始一天换三次水，透析袋的截留分子量为1000；最后冷冻干燥3天，得海绵状的聚合物(命名为明胶丙烯酸酯醛-贻足粘附蛋白)。
[0074] 步骤（4）：将所述聚合物溶于溶剂中，照射紫外灯使聚合物交联，即制得所述生物粘合剂。
[0075] 称取一定质量的明胶丙烯酸酯醛-贻足粘附蛋白聚合物，将其溶于生理盐水中，配置浓度为20%的溶液，待完全溶解，得到均一稳定的溶液后，用紫外灯照射30s，紫外灯的波长为365nm。
[0076] 另外，本领域技术人员还可在本发明
权利要求公开的范围和精神内做其它形式和细节上的各种
修改、添加和替换。当然，这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
