本发明涉及生物材料，特别涉及一种用于肠瘘封堵治疗的机械活性水凝胶及其制备方法。
背景技术：
1、肠瘘是腹部外科工作中棘手的难题，促进肠瘘自愈可显著缩短肠瘘病程，避免再次手术的痛苦。部分较小的肠瘘可以在负压冲洗引流、内镜超范围夹以及猪源纤维蛋白胶等治疗后自行愈合。肠管收缩以及肠瘘再上皮化在肠瘘愈合中起关键作用，但较大的瘘口由于肠管的收缩能力有限，粘膜上皮细胞无法接触形成细胞屏障，导致肠瘘无法愈合。因此，为促进肠瘘的愈合，需要使用适当的封堵剂填堵瘘口。具有机械活性的水凝胶封堵剂一方面通过收缩减小肠瘘的缺损面积；另一方面为上皮细胞爬行提供支架，有利于肠屏障的修复，起着促进肠瘘愈合的作用。
2、中国发明专利申请202210109358.2公开了一种仿生机械活性水凝胶敷料，敷料将n-异丙基丙烯酰胺、海藻酸钠、hkust-1纳米粒子、交联剂、引发剂、促引发剂溶解于去离子水中，在低温下反应制备交联互穿网络水凝胶，作为水凝胶的主体网络，实现温度敏感的体积相转变作用。同时制备支链带有邻苯二酚结构的壳聚糖-g-儿茶酚，将壳聚糖-g-儿茶酚溶液均匀涂覆于水凝胶的表面，使其以桥接聚合物的形式提高水凝胶的粘附性。在协同作用下，促进创面周围的皮肤组织收缩，加快伤口愈合。但是该发明不具备可注射性，不适用于肠瘘的封堵。同时，通过壳聚糖涂层提高主体的粘附性能，容易出现涂层与主体界面分离，导致水凝胶敷料失粘附。
3、中国发明专利申请201710467784.2公开了可注射水凝胶，通过将碱性壳聚糖与一氯乙酸醚化得到羧甲基壳聚糖；同时，利用高碘酸钠制备醛化黄原胶，将醛化黄原胶与羧甲基壳聚糖反应生成可注射水凝胶，该可注射水凝胶安全无毒、成本低廉、抗酶解能力显著。但是由于缺乏机械活性，在肠瘘的治疗过程中仅能封堵瘘口，促进肠瘘愈合的效果有限。同时，由于机械强度低、粘附性能不足，将该技术应用于肠瘘的封堵治疗时，可能因肠管蠕动时压力过高而使其从瘘口挤出，从而导致治疗失败。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的缺点与不足，本发明旨在提供一种用于肠瘘治疗的机械活性水凝胶及其制备方法。
2、本发明的技术方案如下：
3、本发明第一方面提供了一种机械活性水凝胶，所述机械活性水凝胶是由n-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐接枝的明胶、明胶-g-没食子酸、聚赖氨酸和光引剂组成，通过紫外光照射，能够在原位快速形成机械活性水凝胶(gngp)。n-异丙基丙烯酰胺(nipam)聚合形成聚n-异丙基丙烯酰胺，该聚合物在32℃以上的环境中会逐渐发生相变，在宏观上表现为体积缩小。明胶是动物皮肤胶原蛋白水解后的产物，具有良好的生物相容性和降解性。甲基丙烯酸酐能够与明胶中的氨基形成共价键，形成甲基丙烯酸酐接枝的明胶(gelma)，使得其能够与n-异丙基丙烯酰胺发生加成反应，增强机械活性水凝胶的机械强度，并通过限制机械活性水凝胶的溶胀，增强水凝胶的机械活性。
4、没食子酸是一种天然的多酚类化合物，具有优异的抗氧化性能。通过将明胶中的氨基与没食子酸的羧基交联形成明胶-g-没食子酸(gga)，可以在机械活性水凝胶中引入邻苯三酚基团，增强水凝胶的粘附性能。同时，明胶丰富的氢键赋予机械活性水凝胶低温环境下的剪切稀化性能和体温状态下的拓扑粘附效果。聚赖氨酸(ε-pl)是一种天然的抗菌肽，能够破坏微生物的细胞膜，具有优异的抑菌效果。聚赖氨酸富含阳离子，通过与明胶网络中的负电荷发生静电作用，使其在机械活性水凝胶中缓慢释放，赋予机械活性水凝胶广谱抗菌活性。体内外研究显示，机械活性水凝胶具有良好的生物相容性，通过原位固化封堵肠瘘，并在体温刺激下发生相变，宏观上表现为体积缩小，通过界面粘附传递收缩力，有效促进了肠瘘的愈合。因此，本发明所述的机械活性水凝胶是理想的医疗产品。
5、本发明的目的可以通过一下技术方案实现：
6、一种机械活性水凝胶的制备方法，该方法是将n-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐接枝的明胶、明胶-g-没食子酸和聚赖氨酸溶解在含有光引剂的溶液中，混合均匀后，通过紫外光照射快速固化，从而得到所述的机械活性水凝胶。
7、机械活性水凝胶的制备方法中，n-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐接枝的明胶、明胶-g-没食子酸、聚赖氨酸和光引发剂的质量比为1～12：0.1～8：0.1～8：01～10：0.1～5；
8、优选：n-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐接枝的明胶、明胶-g-没食子酸、聚赖氨酸和光引发剂的质量比为3～9：0.5～5：0.5～3：1～3：0.3～0.8。
9、机械活性水凝胶的制备方法中，紫外光的强度为1～20.0w/cm2，照射时间为1～60秒；优选：紫外光的强度为1～10.0w/cm2，照射时间为10～30秒。
10、机械活性水凝胶的制备方法中，甲基丙烯酸酐接枝的明胶的制备方法为：将明胶溶解后，加入甲基丙烯酸酐，50～60℃的条件下反应1-6小时后终止反应，透析，过滤，冻干后得到甲基丙烯酸酐接枝的明胶；
11、其中：明胶与甲基丙烯酸酐的质量体积比为(1～4)g：1ml。所述的透析温度为20-60℃。
12、机械活性水凝胶的制备方法中，明胶-g-没食子酸的制备方法包括以下步骤：
13、(1)将明胶溶解在去离子水中，得到明胶溶液；
14、(2)将没食子酸溶于n,n-二甲基甲酰胺与去离子水混合溶液中，得到没食子酸溶液；随后在没食子酸溶液中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和n-羟基琥珀酰亚胺，得到没食子酸混合液，
15、(3)将没食子酸混合液加入明胶溶液中，搅拌过夜，透析，冻干后得到明胶-g-没食子酸。
16、明胶-g-没食子酸的制备方法中：所所述的明胶溶液的浓度为30～50g/l，所述的没食子酸溶液的质量浓度为1-5％；
17、所述的没食子酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和n-羟基琥珀酰亚胺的质量比为3～8：3～10：3～8；
18、步骤(2)中n,n-二甲基甲酰胺与去离子水的混合比例为1～5：1～5；
19、明胶与没食子酸的质量比为10～15：3～8。
20、机械活性水凝胶的制备方法中，所述的光引剂为2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(cas：106797-53-9)或苯基-2.4.6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(cas：85073-19-4)，光引发剂溶液的浓度为0.1～1wt％。
21、一种机械活性水凝胶，该水凝胶采用上述的方法制得。
22、进一步的，所述的水凝胶在25℃环境中，所述的机械活性水凝胶的孔径为1-8μm；在37℃环境中，所述的机械活性水凝胶的孔径为0.2-2μm。
23、上述方法制得的机械活性水凝胶在肠瘘封堵治疗方面的应用。
24、本发明的有益效果：
25、1.本发明受到收缩促进创面愈合的启发，并利用近期水凝胶和组织修复中的应用，设计了一种兼具机械活性和可注射性的水凝胶肠瘘封堵剂。该机械活性水凝胶由n-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐接枝的明胶、明胶-g-没食子酸和聚赖氨酸组成，n-异丙基丙烯酰胺聚合后形成的网络结构能够在环境温度超过32℃时逐渐发生相变，从而实现水凝胶体积的缩小。明胶中富含的氢键赋予了机械活性水凝胶在低温环境下出色的剪切稀化性能，以及在体温状态下的独特拓扑粘附效果。这些特性使得该机械活性水凝胶具备可注射性，从而能够适用于肠瘘的封堵治疗。
26、2.本发明通过对明胶进行化学修饰，制备了能够与n-异丙基丙烯酰胺发生加成反应的甲基丙烯酸酐接枝的明胶，强化了机械活性水凝胶的机械强度，并通过共价交联网络限制机械活性水凝胶的溶胀，增强水凝胶的机械活性，优化了水凝胶体内降解能力。本发明还模拟贻贝粘附结构，制备了明胶-g-没食子酸，通过物理键强化了水凝胶的网络结构，同时，儿茶酚集团与组织界面发生共价反应，提高了机械活性水凝胶的湿性粘附能力。另外，聚赖氨酸作为一种具有广谱抗菌活性的阳离子多肽，通过静电作用吸附于明胶网络中，赋予机械活性水凝胶优异的抗菌性能，有效抑制了瘘口周围的致病菌。
27、3.与现有的用于肠瘘封堵治疗的纤维蛋白胶相比，机械活性水凝胶具有诸多显著优势，包括通过物理协同化学交联与组织界面牢固粘合，能够在体温刺激下收缩瘘口，制作方法操作简单，原料易得，成本低廉，可进行大规模生产。
28、4.本发明所述的机械活性水凝胶能够有效封堵兔肠瘘动物模型并促进肠瘘愈合过程。该水凝胶具有强大的组织界面粘附力，能够有效封堵瘘口。同时，其收缩内瘘口并为肠粘膜上皮细胞的迁移提供了支架，进一步促进了内瘘口的再上皮化。此外，该水凝胶还能够显著改善瘘道炎症，增加损伤部位的胶原沉积。
29、5.本发明所述的机械活性水凝胶在其他再生医学领域也表现出广泛应用，例如，胰瘘、肛瘘以及体表创面的修复。因此，这种易于制备和储存的机械活性水凝胶在肠瘘治疗中展现出了巨大的潜力和应用价值，为促进肠瘘愈合提供新的治疗策略。
1.一种机械活性水凝胶的制备方法，其特征在于，该方法是将n-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐接枝的明胶、明胶-g-没食子酸和聚赖氨酸溶解在含有光引剂的溶液中，混合均匀后，通过紫外光照射快速固化，从而得到所述的机械活性水凝胶。
2.如权利要求1所述的机械活性水凝胶，其特征在于，n-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐接枝的明胶、明胶-g-没食子酸、聚赖氨酸和光引发剂的质量比为1～12：0.1～8：0.1～8：01～10：0.1～5；
3.如权利要求1所述的机械活性水凝胶，其特征在于，紫外光的强度为1～20.0w/cm2，照射时间为1～60秒；优选：紫外光的强度为1～10.0w/cm2，照射时间为10～30秒。
4.根据权利要求1所述机械活性水凝胶的制备方法，其特征在于，甲基丙烯酸酐接枝的明胶的制备方法为：将明胶溶解后，加入甲基丙烯酸酐，50～60℃的条件下反应1-6小时后终止反应，透析，过滤，冻干后得到甲基丙烯酸酐接枝的明胶；
5.根据权利要求1所述机械活性水凝胶的制备方法，其特征在于，明胶-g-没食子酸的制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述机械活性水凝胶的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的机械活性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的光引剂为2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(cas：106797-53-9)或苯基-2.4.6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(cas：85073-19-4)，光引发剂溶液的浓度为0.1～1wt％。
8.一种机械活性水凝胶，其特征在于：该水凝胶采用权利要求1～6任一项所述的方法制得。
9.根据权利要求8所述的机械活性水凝胶，其特征在于：在25℃环境中，所述的机械活性水凝胶的孔径为1-8μm；在37℃环境中，所述的机械活性水凝胶的孔径为0.2-2μm。
10.权利要求1所述方法制得的机械活性水凝胶在肠瘘封堵治疗方面的应用。
