本发明涉及水凝胶领域，尤其涉及一种各向异性水凝胶及其制备方法和应用。
背景技术：
1、心肌梗死是由于冠状动脉突然堵塞导致的心肌缺血坏死，已成为现阶段人类所面临的重大生命健康挑战难题之一。尽管以冠状动脉介入为代表的传统方法已在临床广泛应用，但由于心肌再生能力受限，降低了其治疗效果。根据其他器官修复再生方面的进展可知，组织工程策略已被证明是一种心脏组织再生的潜在方法。工程化的水凝胶贴片已被广泛用作机械支持生物材料，特别是导电成分的引入可恢复心肌梗死后被阻断的电脉冲信号的传导。然而心肌组织具有对齐排列的结构，节律性地向心同步收缩是其显著特征。尽管一系列导电水凝胶被设计开发用于心肌组织工程，但开发新型贴片材料并具有长程有序电传导的各向异性贴片仍然具有挑战性。
技术实现思路
1、本发明旨在至少一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供了一种各向异性水凝胶及其制备方法和应用，该各向异性水凝胶具有高生物相容性，可负载生物活性大分子，且制备方法简单、过程温和快速，可用于制备用于治疗心肌梗死的药物贴片。其在匹配天然心肌特征的基础上，可通过电信号传导的恢复和抗炎活性药物的负载，协同降低心肌梗死的危害性。基于本发明所制备的药物贴片在心脏治疗中有潜在的临床应用，是贴片手术材料的有力候选者，同时也为心脏组织工程各向异性贴片的设计和构建提供了新的通用方法，为微流体技术解决组织工程挑战提供了新的范例。
2、为此，本发明第一方面提供了各向异性水凝胶，所述各向异性水凝胶包括水凝胶交联前体、导电活性物质、引发剂；
3、所述水凝胶交联前体包括离子型水凝胶交联前体和光敏型水凝胶交联前体；
4、所述引发剂包括离子引发剂和光引发剂。
5、本发明提供的各向异性水凝胶包括离子型水凝胶交联前体和光敏型水凝胶交联前体，两者可构建水凝胶的双交联网络，导电活性物质的加入可恢复梗死后被阻断的电脉冲信号传导。制得的各向异性水凝胶具有可调控的机械性能、显著的导电各向异性及高生物相容性，可负载生物活性大分子用于心肌梗死的治疗。
6、根据本发明的实施例，所述离子型水凝胶交联前体的质量分数为0-4％且不为0％；
7、所述光敏型水凝胶交联前体的质量分数为0-4％且不为0％；
8、所述导电活性物质的浓度为0-3mg/ml且不为0mg/ml；
9、所述离子引发剂的浓度为20-300mm；
10、所述光引发剂的质量分数为0.15-0.3％。
11、根据本发明的实施例，所述导电活性物质包括选自银纳米线、碳纳米管、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的至少一种。
12、根据本发明的实施例，所述离子型水凝胶交联前体包括海藻酸钠。
13、根据本发明的实施例，所述光敏型水凝胶交联前体包括选自甲基丙烯酰化明胶、甲基丙烯酰化海藻酸钠、甲基丙烯酰化透明质酸、甲基丙烯酰化丝素蛋白、甲基丙烯酰化壳聚糖、甲基丙烯酰化葡萄糖、甲基丙烯酰化硫酸软骨素、甲基丙烯酰化二丙烯酸酯中的至少一种。
14、根据本发明的实施例，所述离子引发剂包括氯化钙。
15、根据本发明的实施例，所述光引发剂包括选自苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂、irgacure 2959、钌中的至少一种。
16、根据本发明的实施例，所述各向异性水凝胶还包括凝胶介质；
17、所述凝胶介质包括磷酸盐缓冲液。
18、本发明第二方面提供了一种第一方面所述的各向异性水凝胶的制备方法，包括：
19、将水凝胶交联前体、导电活性物质、光引发剂混合得到混合溶液，将所述混合溶液与离子引发剂通过微流控芯片混合，通过光交联得到所述各向异性水凝胶。
20、该制备方法简单易行，过程温和快速，通过微流控芯片内微尺度的流体聚焦作用结合离子引发剂扩散和光交联过程，可快速制备得到内部导电材料对齐排列的各向异性水凝胶。同时将水凝胶交联前体与离子引发剂分开混合也避免了两者接触导致直接固化。
21、根据本发明的实施例，所述制备方法进一步包括：
22、将水凝胶交联前体、导电活性物质、光引发剂混合得到混合溶液，将所述混合溶液与离子引发剂、凝胶介质通过微流控芯片混合，通过光交联得到所述各向异性水凝胶。
23、根据本发明的实施例，通过微流控芯片混合的过程中所述混合溶液的流速为10-300μl/min，所述离子引发剂与凝胶介质的流速相同，所述离子引发剂的流速为150-400μl/min。由此通过控制离子引发剂和凝胶介质的流速可实现水凝胶内部导电活性物质的対齐程度，即各向异性程度。
24、本发明第三方面提供了第一方面所述的各向异性水凝胶或根据第二方面所述的制备方法制得的各向异性水凝胶在制备药物贴片中的应用。
25、本发明第四方面提供了一种药物贴片，所述药物贴片包括各向异性水凝胶和生物活性分子；
26、其中，所述各向异性水凝胶为第一方面所述的各向异性水凝胶或根据第二方面所述的制备方法制得的各向异性水凝胶；
27、所述生物活性分子包括用于治疗心肌梗死的药物。
28、本发明提供的药物贴片基于前述各向异性水凝胶，因此在匹配天然心肌特征的基础上，可通过电信号传导的恢复和生物活性分子的负载，协同降低心肌梗死的危害性，其在心脏治疗中有潜在的临床应用，是贴片手术材料的候选者。
29、根据本发明的实施例，所述生物活性分子包括选自阿那白滞素、卡那奴单抗、阿托伐他汀、瑞舒伐他汀、匹伐他汀、阿司匹林、氯吡格雷、替格瑞洛、肝素中的至少一种。
30、本发明第五方面提供了一种第四方面所述的药物贴片的制备方法，包括：
31、将水凝胶交联前体、导电活性物质、光引发剂、生物活性分子混合得到混合液，将所述混合液与离子引发剂通过微流控芯片混合，通过光交联得到所述药物贴片。
32、根据本发明的实施例，所述制备方法进一步包括：
33、将水凝胶交联前体、导电活性物质、光引发剂、生物活性分子混合得到混合液，将所述混合液与离子引发剂、凝胶介质通过微流控芯片混合，通过光交联得到所述药物贴片；
34、根据本发明的实施例，通过微流控芯片混合的过程中所述混合液的流速为10-300μl/min，所述离子引发剂与凝胶介质的流速相同，所述离子引发剂的流速为150-400μl/min。
35、本发明相对于现有技术的有益效果：
36、本发明提供的各向异性水凝胶以离子型水凝胶交联前体和光敏型水凝胶交联前体为主要成分，结合快速离子交联及光交联过程获得了具有显著各向异性的水凝胶。该各向异性水凝胶具有高生物相容性，与心脏定向电传导的生理特征相匹配，可兼容抗炎活性药物的负载，对心肌梗死后的大鼠模型展示出明显的恢复效果，可用于制备用于治疗心肌梗死的药物贴片，在心脏治疗中具有潜在的临床应用。同时本发明在各向异性水凝胶的制备中基于微流控芯片中的流体聚焦作用调控凝胶溶液内部导电活性材料的取向为原理，可简单快速制备内部导电活性材料对齐排列的凝胶贴片。
37、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
1.一种各向异性水凝胶，其特征在于，所述各向异性水凝胶包括水凝胶交联前体、导电活性物质和引发剂；
2.根据权利要求1所述的各向异性水凝胶，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的各向异性水凝胶，其特征在于，所述导电活性物质包括选自银纳米线、碳纳米管、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的各向异性水凝胶，其特征在于，所述离子型水凝胶交联前体包括海藻酸钠；
5.根据权利要求1所述的各向异性水凝胶，其特征在于，所述离子引发剂包括氯化钙；
6.一种权利要求1-5任一项所述的各向异性水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法进一步包括：
8.权利要求1-5任一项所述的各向异性水凝胶或根据权利要求6或7所述的制备方法制得的各向异性水凝胶在制备药物贴片中的应用。
9.一种药物贴片，其特征在于，所述药物贴片包括各向异性水凝胶和生物活性分子；
10.根据权利要求9所述的药物贴片，其特征在于，所述生物活性分子包括选自阿那白滞素、卡那奴单抗、阿托伐他汀、瑞舒伐他汀、匹伐他汀、阿司匹林、氯吡格雷、替格瑞洛、肝素中的至少一种。
11.一种权利要求9或10所述的药物贴片的制备方法，其特征在于，包括：
