[發明專利]高強度溫度敏感水凝膠及制備方法和應用

無效

• 申請號: 200910245026.1
• 申請日: 2009-12-23
• 公開（公告）號: CN101824123A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 劉文廣;唐蕾
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08F290/06
• 分類號: C08F290/06;C08F283/06;C08F220/54;C08F226/06;C08F2/48;C12N15/85;C12N5/10
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術領域

本發明涉及一種高強度溫度敏感水凝膠及制備方法和應用，具體為一種N-異丙基丙烯酰胺-2-乙烯基-4，-二氨基-1，3，5-三嗪共聚物(PNIPAAm-co-PVDT)水凝膠的制備方法和應用，具有表面介導基因轉染和脫附細胞功能的高強度溫度敏感水凝膠。

背景技術

水凝膠是以水為分散介質，親水性而又不溶于水的且能夠吸收大量水分(通常含水量大于總質量的50％)具有交聯結構的高分子聚合物材料。因為聚合物鏈間的物理交聯和化學交聯作用而不會溶解于水中，只能溶脹且保持一定的形狀，同時，還具有良好的水滲透性，生物相容性，作為人體植入物可以減少不良反應。因而水凝膠作為優良的生物醫用材料得到廣泛應用。但是，其高含水量導致水凝膠較差的機械性能限制了其作為生物材料尤其是力學器件的應用。文獻報道典型水凝膠的斷裂能在10^-1-100J/m²。人體中的一些軟組織(如肌腱、韌帶、半月板軟骨等)也是由凝膠物質構成的，此類組織具有柔軟、堅韌、抗沖擊等優良特點。如果能制備出與人體軟組織力學性能接近且具有良好生物相容性和轉基因功效的軟組織類似物，將是一種更好的選擇。

為了解決水凝膠較差的力學性能這一問題，近期科學家們研制了以下幾種高強度水凝膠：雙網絡(DN)水凝膠，插層無機納米復合水凝膠(NC)和高分子微球復合水凝膠(MMC)。但是這些高強度水凝膠不兼具高的抗拉伸和抗壓縮功能(Yoshimi?Tanaka，Jain?Ping?Gong，Yoshihito?Osada.Novel?hydrogels?with?excellent?mechanical?performance.Prog.Polym.Sci.2005；30：1-9.)。同時，這些高強度水凝膠缺乏對DNA的吸附能力和對細胞的貼附及脫貼附能力。

聚2-乙烯基-4，6-二氨基1，3，5-三嗪(PVDT)可在水中有效識別核酸堿基及其衍生物：VDT單體可與尿嘧啶和胸腺嘧啶形成三氫鍵作用，與腺嘌呤形成二氫鍵，與鳥嘌呤形成單氫鍵作用(Hiroyuki?Asanuma，Takeshi?Ban，Sumie?Gotoh，Takayuki?Hishiya，MakotoKomiyama.Hydrogen?bonding?in?water?by?poly(vinyldiaminotriazine)for?the?molecularrecognition?of?nucleic?acid?bases?and?their?derivatives.Macromolecules?1998；31：371-377.)。用VDT制備的聚合物可以增大水中的非極性微環境，有利于氫鍵的形成。DNA堿基中富含氫鍵供體和受體，可有效的通過氫鍵作用識別并作用于目標分子。已有文獻報道PVDT能夠與質粒DNA形成復合物有效的轉染細胞(Zhiqiang?Cao，Wenguang?Liu，Dongchun?Liang，Gang?Guo，Jingyu?Zhang.Design?of?poly(vinyldiaminotriazine)-based?nonviral?vectors?viaspecific?hydrogen?bonding?with?nucleic?acid?base?pairs.Adv.Funct.Mater.2007；17：246-252.)區別于傳統的轉染方法(DNA被壓縮成納米粒子后加入到培基中與細胞接觸)，反相轉染(reverse?transfection)方法能夠固定DNA于固體材料的表層，這樣將增大細胞與DNA接觸的機會，提高轉染效率。并且不依賴于轉染試劑，可以降低轉染試劑所帶來的毒性。PVDT光引發聚合后的水凝膠，表面氫鍵作用可有效的吸附DNA，本體的強氫鍵作用使得水凝膠的拉伸和壓縮性能得到顯著的改善。