一种可注射性抗氧化水凝胶及其制备方法技术领域
本发明属于可注射性组织工程生物材料制备技术领域，具体涉及一种可注射性抗
氧化水凝胶及其制备方法。
背景技术
近年来，心血管疾病的发病率呈逐年上升趋势，其发病率和死亡率均居各种疾病
之首。目前临床上还缺乏针对心肌梗死的有效治疗手段。国内外研究人员长期以来始终对
单纯干细胞移植心肌梗死给予高度关注，且已取得了一定的阶段性成果，研究发现其在心
梗早期能一定程度上修复受损组织并改善心脏的功能。但是由于单纯干细胞移植技术对心
梗微环境(例如组织坏死产生大量的活性氧自由基和炎性因子，局部缺血，失巢凋亡等)缺
乏有效的调控手段，导致移植细胞在移植早期即因生存环境恶劣而发生大量死亡，且无法
对移植细胞在体内生存与发育提供长期正向调控作用，长期效果不显著.研究表明，以生物
材料携带干细胞和生长因子的可注射性心肌组织工程策略可以在一定程度上调控心梗微
环境，从而进一步提高细胞的滞留率和存活率，在心肌梗死治疗方面具有广阔的前景，业已
成为心肌组织工程研究的热点之一。其中可注射性水凝其非常关键的作用，目前已有多种
基于多糖和蛋白质的生物相容性水凝胶在心肌组织工程中得以广泛应用，其可在在一定程
度上能提高干细胞在体内的滞留率和存活率、进而促进受损组织的修复并改善心脏的功
能。但是在设计时均为从心肌梗死的生理和病理微环境特征入手，缺乏主动清除心梗微环
境中过多氧自由基(ROS)的能力，使宿主和移植细胞的活性受到很大的影响。同时缺乏导电
性的本质也使其无法实现细胞间的电活性连接，使其与宿主之间的整合能力较差，影响对
受损心肌的修复作用。
碳纳米材料由于优良的导电特性，近年来在制备导电性水凝胶中得以广泛的关
注。但是由于水溶性较差，而机体生命活动几乎都处于水环境中，在制备可注射水凝胶时可
能出现分散不均一，导致材料结构和性能不稳定的缺点，这就大大限制了其在生物医学方
面的应用。富勒醇是富勒烯的衍生物，具有与富勒烯相似的性能，其易溶于水，更为重要的
是其具有优良的抗氧化能力，为研制性能均一稳定的兼具抗氧化能力和导电特性的可注射
性水凝胶提供了可能性，在心肌组织工程研究领域具有潜在的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可注射性抗氧化水凝胶。
本发明的目的还在于提供上述可注射性抗氧化水凝胶的制备方法。
一种可注射性抗氧化水凝胶，该水凝胶是由钙离子交联的海藻酸以及富勒醇组
成，该水凝胶中的富勒醇浓度为0-1000μg/ml。
上述的可注射性抗氧化水凝胶的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将海藻酸钠溶于水中，形成质量浓度为3％的海藻酸钠溶液，备用；
(2)将富勒醇加入步骤(1)制备的海藻酸钠溶液中，使富勒醇的浓度为0-1000μg/
ml，混合均用后备用；
(3)配制质量浓度为3％的葡萄糖酸钙溶液，备用；
(4)将步骤(3)配制的葡萄糖酸钙溶液加入到步骤(2)配制的混合溶液中，两者体
积比为1:(3-4)，混合均匀后，置于37℃，5-10min即可成富勒醇/海藻酸钠水凝胶。
所述可注射性抗氧化水凝胶在氧自由基微环境下减小细胞的氧化应激损伤，调控
细胞MAPK家族信号通路的表达，进而调控细胞的增殖及向心肌细胞分化的生物学行为。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明制备的可注射性抗氧化水凝
胶以富勒醇和海藻酸钠为基材，以葡萄糖酸钙为交联剂，该水凝胶具有良好的可注射性能，
其凝胶时间可控制在5-10min，操作简便，手术可实施性强。此外，该水凝胶具有良好的导电
特性，且随着富勒醇含量的增加其电导率逐渐增加，当富勒醇的浓度为600μg/mL时，其电导
率可达(0.41±0.09)10-4Scm-1，同时该水凝胶具有有效清除羟自由基和有机氧自由基的能
力，清除效率与富勒醇的浓度成正比。更为重要的是，该水凝胶具有良好的生物相容性，可
在ROS微环境下减小BADSCs细胞的氧化应激损伤，促进细胞增殖并调控其向心肌细胞分化。
在ROS微环境下，该可注射性水凝胶可提高其存活和增殖相关信号通路p-ERK及p-p38蛋白
的表达，降低凋亡相关信号通路p-JNK蛋白的表达，促进心肌特异性蛋白和相关基因(cTnT，
α-actinin，Connexin 43)的表达，进而调控其向心肌细胞分化的能力。在可注射性心肌组
织工程中具有潜在的应用前景。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不
受具体实施方式的限制。
实施所用的主要原料为海藻酸钠、葡萄糖酸钙等化学纯，富勒醇化学纯，或者自
制。
实施例1富勒醇浓度为100μg/ml的可注射性水凝胶制备
(1)称取一定量的海藻酸钠，溶于水中，形成质量浓度为3％的海藻酸钠溶液，备
用。
(2)称取一定的富勒醇，将其加入步骤(1)制备的海藻酸钠溶液中，使富勒醇的浓
度为100μg/ml，混合均用后备用。
(3)配制质量浓度为3％的葡萄糖酸钙溶液，备用。
(4)将60μL步骤(3)配制的葡萄糖酸钙溶液加入到210μL步骤(2)配制的混合溶液
中，混合均匀后，置于37℃，5-10min即可成富勒醇/海藻酸钠水凝胶。
实施例2 BADSCs细胞在可注射性水凝胶中的种植及培养
(1)将5×105棕色脂肪干细胞BADSC重悬在210μL 3％的海藻酸钠溶液，向其中加
入30μL富勒醇溶液(1mg/mL)以及60μL葡萄糖酸钙溶液，混合均匀后，加入48孔板中，置于37
℃条件下，1小时后形成含有BADSC的水凝胶。然后在其中加入1ml培养液。
(2)为了考察在ROS微环境下水凝胶对BADSC生物学行为的调控作用，在培养液中
加入100uM的H2O2。
该水凝胶具有良好的可注射性能，其凝胶时间可控制在5-10min，操作简便，手术
可实施性强。此外，该水凝胶具有良好的导电特性，且随着富勒醇含量的增加其电导率逐渐
增加，当富勒醇的浓度为600μg/mL时，其电导率可达(0.41±0.09)10-4Scm-1，同时该水凝胶
具有有效清除羟自由基和有机氧自由基的能力，清除效率与富勒醇的浓度成正比。更为重
要的是，该水凝胶具有良好的生物相容性，可在ROS微环境下减小BADSCs细胞的氧化应激损
伤，促进细胞增殖并调控其向心肌细胞分化。在ROS微环境下，该可注射性水凝胶可提高其
存活和增殖相关信号通路p-ERK及p-p38蛋白的表达，降低凋亡相关信号通路p-JNK蛋白的
表达，促进心肌特异性蛋白和相关基因(cTnT，α-actinin，Connexin 43)的表达，进而调控
其向心肌细胞分化的能力。在可注射性心肌组织工程中具有潜在的应用前景。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的
技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。