本发明属于材料科学，尤其涉及一种三组分双反应的水凝胶材料、其制备方法及应用。
背景技术：
1、细胞移植治疗在逆转目前无法治愈的疾病和再生组织方面具有巨大潜力。然而，此种治疗方法迄今为止在临床上仅在造血干细胞移植治疗上取得了微小的成功。限制细胞移植临床转化的主要障碍包括细胞存活率低、细胞聚集和细胞很少整合到宿主组织中。无论组织类型如何，绝大多数移植的细胞都会死亡，仅有少数存活的细胞存留在注射部位，虽然存活的细胞能够实现增殖，但大多数移植的细胞无法与宿主组织正确整合并有助于功能恢复。将细胞与生物材料相结合提供了一种解决细胞存活、迁移和整合挑战的途径。生物材料可以在体外和体内影响细胞行为，定制生物材料的机械和生化特性能够影响移植细胞的命运。因此，先进材料设计与细胞生物学的结合是提高细胞移植疗效的关键。
2、水凝胶材料是由不溶的三维聚合物网络在水中溶胀形成的高含水量的材料，能够模仿细胞外基质的环境。由于交联点的动态性，由动态键或动态相互作用交联的水凝胶具备剪切变稀和自愈合的性质，这种水凝胶能够以微创注射的方式将包载的细胞注入到靶点，并且在注射过程中可以通过剪切变稀的性质保护内部移植的细胞免受剪切力的损伤，提高细胞的存活率，并且在注射后水凝胶材料能够实现自愈合，完整的水凝胶能够提高细胞的滞留和增殖并促进细胞向组织的迁移和整合，因此可注射水凝胶是理想的细胞移植载体材料选择之一。然而，可注射水凝胶作为载体材料也存在一定的问题，由于交联点是动态键或者动态的相互作用，其在水环境中的交换动力学较快，水凝胶材料在短时间内会发生降解，缺乏长期的稳定性能，细胞支架会在短时间内发生坍塌，这严重限制了细胞移植的治疗效果。
3、因此，针对以上问题，如何开发一种兼具可注射性和良好机械性能和稳定性的可注射水凝胶材料已迫在眉睫。开发的水凝胶既可以保护治疗性细胞通过注射的方式递送到靶点位置，又可以在原位实现机械强度调节和稳定性调节来满足治疗需求，是本领域诸多研究人员亟待解决的问题之一。
4、制备兼具可注射性和良好的机械性能和稳定性的可注射水凝胶材料，目前最常用的手段就是开发双网络或双交联的水凝胶材料。第一重网络是由能够形成动态键或动态相互作用交联的聚合物通过混合制备，水凝胶具有可注射以及自愈合的动态性质，能够在注射过程保护包载的移植细胞免受剪切力的损伤，同时在原位实现自愈合。第二重网络形成是在第一重网络的基础上形成的，通过提前在第一重网络的聚合物链上引入响应性基团或者提前将的具有响应性的聚合物溶解在第一重网络当中，在原位响应相应刺激（热、光、ph等）在原位形成新的交联，制备双交联或者双网络水凝胶，实现机械性能和稳定性的增强，提高细胞移植载体可注射水凝胶在原位的滞留，提高细胞移植的治疗效果。
5、但是无论是双网络还是双交联的水凝胶材料，第二重网络或第二重交联的形成都需要设计特定的聚合物结构，结构较为复杂，成本较高；并且一些特定的响应方式例如紫外光、温度等，都会带来一定的副作用，可能会引发炎症，并且操作也更复杂，造成不便。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种三组分双反应的水凝胶材料、其制备方法及应用，该水凝胶材料用作细胞移植载体，不仅可以实现在注射过程中对于包载细胞的保护作用，提高细胞的存活，并且能够在注射后按需调整水凝胶的机械性质实现水凝胶在原位的长时间停留，提高细胞移植的治疗效果。
2、本发明提供了一种三组分双反应的水凝胶材料，由第一组分、第二组分与第三组分交联形成；
3、所述第一组分包括含有苯甲醛官能团的聚合物；
4、所述第二组分包括含有氰烷基酸酯官能团的聚合物；
5、所述第三组分包括含有巯基与羧基的化合物。
6、优选的，所述含有苯甲醛官能团的聚合物选自苯甲醛功能化的多糖类聚合物和/或苯甲醛功能化的多臂聚乙二醇；
7、所述含有氰烷基酸酯官能团的聚合物选自氰烷基酸酯功能化的多糖类聚合物和/或氰烷基酸酯功能化的多臂聚乙二醇；
8、所述含有巯基与羧基的化合物如式a所示：
9、式a
10、其中，x为0~5的整数；r为h、c1~c5的酰胺基或c1~c5的烷基。
11、优选的，所述含有苯甲醛官能团的聚合物选自苯甲醛功能化的透明质酸、苯甲醛功能化的透明质酸钠、苯甲醛功能化的葡聚糖、苯甲醛功能化的三臂聚乙二醇、苯甲醛功能化的四臂聚乙二醇、苯甲醛功能化的六臂聚乙二醇与苯甲醛功能化的八臂聚乙二醇中的一种或多种；
12、所述含有氰烷基酸酯官能团的聚合物选自氰烷基酸酯功能化的透明质酸、氰烷基酸酯功能化的透明质酸钠、氰烷基酸酯功能化的葡聚糖、氰烷基酸酯功能化的三臂聚乙二醇、氰烷基酸酯功能化的四臂聚乙二醇、氰烷基酸酯功能化的六臂聚乙二醇与氰烷基酸酯功能化的八臂聚乙二醇中的一种或多种；
13、所述含有氰烷基酸酯官能团的聚合物为含有氰乙酸酯官能团的聚合物。
14、优选的，所述第一组分包括式（i-1）~式（i-4）所示结构中的一种或多种：
15、
16、
17、
18、
19、其中，m、n、o、p、d、z为重复单元数，m与n各自独立地为10~100的整数，o、p、d与z各自独立地为20~300的整数。
20、优选的，所述第二组分包括式（ii-1）~式（ii-4）所示结构中的一种或多种：
21、
22、
23、
24、
25、其中，z、g、e、q、j与h为重复单元数，z与g各自独立地为10~100的整数，e、q、j与h各自独立地为20~300的整数。
26、优选的，所述第三组分包括式（iii-1）~式（iii-3）所示结构中的一种或多种：
27、。
28、优选的，所述第一组分与第二组分的质量比为1：（0.1~10）；
29、所述第三组分与第一组分或第二组分的质量比为1：（3~320）。
30、本发明还提供了一种上述的三组分双反应的水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
31、s1）提供第一组分的溶液；
32、提供第二组分的溶液；
33、提供第三组分的溶液；
34、s2）将所述第一组分的溶液与第二组分的溶液混合进行交联反应，得到初级水凝胶；
35、s3）在所述初级水凝胶中加入第三组分的溶液，得到三组分双反应的水凝胶材料。
36、优选的，所述第一组分的溶液中第一组分的浓度为20~200 mg/ml；
37、所述第二组分的溶液中第二组分的浓度为20~200 mg/ml；
38、所述第三组分的溶液中第三组分的浓度为1.64~16.4 mg/ml；
39、所述第一组分的溶液、第二组分的溶液与第三组分的溶液的溶剂各自独立地选自水、生理盐水与缓冲溶液中的一种或多种。
40、本发明还提供了一种上述的三组分双反应的水凝胶材料作为细胞移植治疗载体的应用。
41、本发明提供了一种三组分双反应的水凝胶材料，由第一组分、第二组分与第三组分交联形成；所述第一组分包括含有苯甲醛官能团的聚合物；所述第二组分包括含有氰烷基酸酯官能团的聚合物；所述第三组分包括含有巯基与羧基的化合物。与现有技术相比，本发明提供的三组分双反应的水凝胶是一种基于knoevenagel缩合反应形成的c=c双键和含有巯基和羧基化合物诱导的ph响应性和michael加成反应构建的动态化学键交联的水凝胶材料，其制备条件温和、成胶速度快、注射后原位按需调整水凝胶的机械性质实现水凝胶的长时间停留，提高细胞移植的治疗效果，从而使这种具有快速成胶、可原位按需调整水凝胶的机械性质的三组分双反应的水凝胶可以作为细胞移植治疗载体应用在生物医用材料领域。与传统的移植载体相比，本发明中的三组分双反应的水凝胶作为细胞移植载体，可在注射过程中提高细胞的存活率，并且通过原位调控能够实现在原位的长时间停留，保证细胞能够在水凝胶载体中快速生长，提高细胞移植的治疗效果。
42、实验结果表明，本发明的三组分双反应的水凝胶具备较快的成胶速度，水凝胶内部呈现比较规则的多孔网格结构，同时由于交联点的动态性，初级水凝胶具备良好的自愈合和剪切变稀的性质，在注射过程中能够保护包载细胞免受剪切力的损伤，提高细胞存活率。该三组分双反应的水凝胶可以通过调整含有巯基和羧基化合物的比例实现机械强度和稳定性的按需调控，细胞毒性实验表明水凝胶没有明显的细胞毒性，因而可用作可按需调控机械性质的可注射水凝胶材料用作细胞移植治疗载体材料。
1.一种三组分双反应的水凝胶材料，其特征在于，由第一组分、第二组分与第三组分交联形成；
2.根据权利要求1所述的水凝胶材料，其特征在于，所述含有苯甲醛官能团的聚合物选自苯甲醛功能化的多糖类聚合物和/或苯甲醛功能化的多臂聚乙二醇；
3.根据权利要求1所述的水凝胶材料，其特征在于，所述含有苯甲醛官能团的聚合物选自苯甲醛功能化的透明质酸、苯甲醛功能化的透明质酸钠、苯甲醛功能化的葡聚糖、苯甲醛功能化的三臂聚乙二醇、苯甲醛功能化的四臂聚乙二醇、苯甲醛功能化的六臂聚乙二醇与苯甲醛功能化的八臂聚乙二醇中的一种或多种；
4.根据权利要求1所述的水凝胶材料，其特征在于，所述含有氰烷基酸酯官能团的聚合物为含有氰乙酸酯官能团的聚合物。
5.根据权利要求1所述的水凝胶材料，其特征在于，所述第一组分包括式（i-1）~式（i-4）所示结构中的一种或多种：
6.根据权利要求1所述的水凝胶材料，其特征在于，所述第二组分包括式（ii-1）~式（ii-4）所示结构中的一种或多种：
7.根据权利要求1所述的水凝胶材料，其特征在于，所述第一组分与第二组分的质量比为1：（0.1~10）；
8.一种权利要求1所述的三组分双反应的水凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一组分的溶液中第一组分的浓度为20~200 mg/ml；
10.权利要求1~7任意一项所述的三组分双反应的水凝胶材料或权利要求8或9所述制备方法制备的三组分双反应的水凝胶材料作为细胞移植治疗载体的应用。
