可注射原位形成的透明质酸水凝胶的研究及其作为组织工程支架材料与间充质干细胞相容性的探讨

硫脂类化合物和含有游离的氨基和巯基的半胱氨酸化合物在温和的条件下（磷酸缓冲液pH 7-8）形成一个新的酰胺键，同时保留半胱氨酸的巯基，这个化学反应称为自然化学连接（Native Chemical Ligation，NCL）。我们利用NCL反应的优点和特征，设计和合成用于治疗骨关节炎的关节软骨组织工程和修复的透明质酸（HA）水凝胶支架材料。通过修饰HA的羟基制备Cys-HA结合物和N-Cys的多肽-HA结合物，同时，设计和制备不同硫醇的系列硫脂-聚乙二醇结合物。把Cys-HA和硫脂-聚乙二醇这两种结合物的溶液混合后，可以通过针管注射，经过两种结合物的组合和缓冲溶液优化，获得在十分钟内经过NCL反应原位形成共价交链的水凝胶。用流变学实验研究水凝胶的形成和性质后，还将研究这个水凝胶系统与间充质干细胞（MSC）的生物相容性，包括MSC在二维水凝胶上的黏附和增值以及在三维水凝胶内的生长和增值。

发展满足临床需要的可注射原位形成、在温和条件下不使用有毒试剂的共价交链的水凝胶仍然面临着挑战。..透明质酸（HA）是一种存在于体内的直链的高分子多糖类聚合物。由于在体内快速地被清除，临床上应用未修饰的透明质酸作用有限。共价交链的透明质酸保留在体内的时间明显延长。这类水凝胶主要是通过修饰其羧基、或羟基制备可以发生交链的衍生物而获得。通过酰胺键修饰羧基的透明质酸由于缩合剂的副反应往往导致产物引起过敏，同时，细胞CD44 受体据认为是通过透明质酸的负电荷与透明质酸作用。而修饰羧基减少透明质酸的负电荷则会影响细胞CD44 受体与透明质酸的作用，使其失去了作为细胞支架材料的优点。也有通过与透明质酸的羟基反应形成水凝胶的交链化学反应。通过其羟基反应得到的往往是已经预先形成的水凝胶。..迄今为止，以透明质酸为原料，通过其羟基反应不修饰其羧基（不改变其负电荷）制备可注射、原位形成、在温和条件下不使用有毒试剂的共价交链的透明质酸水凝胶的探讨，还没有成功的报道，比如，用环硫乙烷合成HA-2-巯基乙醚（HASH）（Biomaterials 2008, 29, 1388-1399）与各种带巯基反应基团的聚合物混合不能得到水凝胶。..硫脂类化合物和含有游离的氨基和巯基的半胱氨酸化合物在温和的条件下（pH 7-8）形成一个新的酰胺键，同时保留半胱氨酸的巯基，这个化学反应称为自然化学连接（NCL）。我们利用NCL反应的优点和特征，设计了用于治疗骨关节炎的关节软骨组织工程和修复的透明质酸（HA）水凝胶支架材料。我们以透明质酸为原料，通过其羟基反应（不改变其负电荷），制备了能够通过 NCL 共价交链的、可注射原位形成的水凝胶。使用三种化合物作为胱胺和HA之间的连接分子，通过修饰HA 的羟基制备了Cys-HA 结合物和的多肽-HA 结合物，同时，设计和制备了直链和4分支的硫脂-聚乙二醇结合物。经过两种结合物的组合和缓冲溶液优化，把Cys-HA 和硫脂-聚乙二醇的溶液混合后，获得了水凝胶。流变学实验包括凝胶形成时间、频率扫描和应变扫描的研究结果表明两种溶液混合后在10分钟内形成水凝胶而且形成的水凝胶是共价交联、具有粘弹性。成功获得这种水凝胶为进一步研究其作为组织工程支架材料打下了基础，也可用于其他组织的组织工程和所有水凝胶在医药应用的领域。也可用于其它水溶性多糖聚合物的结构修饰和功能化。