[發明專利]一種可還原降解超分子水凝膠的制備方法

無效

• 申請號: 201010509837.0
• 申請日: 2010-10-18
• 公開（公告）號: CN102050953A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 黃進;范紅蕾;余家會;翟智
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08G81/00;C08G61/12;C08G65/48;C08L5/16;C08L87/00;C08K5/41;A61K47/40;A61K47/34;A61K47/26;A61L27/20;A61L27/18;A61L27/52
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及一種可還原降解超分子水凝膠的制備方法，該超分子水凝膠可作為緩控釋藥物載體和注射型組織工程材料，屬于生物醫藥技術和納米醫學技術領域。

背景技術

環糊精與聚合物之間的包合作用誘導形成超分子水凝膠，作為載體能在凝膠化過程中原位包封藥物和細胞。相比于化學交聯凝膠，這類超分子水凝膠的載藥量較高，而且避免了化學交聯反應對包封的藥物分子結構和細胞活性的不利影響，特別適合于負載蛋白質、多肽等敏感藥物。同時，相對于其它大多數物理交聯凝膠，這類超分子水凝膠具有超分子動態可逆特征，在剪切變稀后能重新凝膠化，并且能通過控制溫度而實現凝膠-溶膠的可逆轉變。正是依賴于對剪切力和溫度的應激性質，這類超分子水凝膠能用作生物材料以注射植入的方式在體內原位形成，最大限度地降低植入過程對機體組織的損傷。同時，溫度敏感性被期待用于調控被包封物質在水凝膠內的擴散及釋放行為。現有研究表明，這類超分子水凝膠用作藥物載體能保證大分子藥物的長期持續釋放，用作體內相容性好的細胞支架能使負載的細胞進行分化和增殖并保持其天然表型。

近年來，基于二硫鍵還原敏感性的生物可降解聚合物備受關注，被廣泛地用于制備高效傳遞及可控釋放的生物醫學材料。還原劑硫醇與二硫鍵之間的交換反應是使二硫鍵斷裂的原因，進而可導致還原敏感聚合物依賴于硫醇濃度在數分鐘到數小時的時間范圍內快速可控降解。值得關注的是，谷胱苷肽(GSH)等人體內重要的硫醇在不同組織以及細胞內外的濃度存在明顯差別。二硫鍵能在體液和細胞外較低的GSH濃度(約2-20μM)下穩定存在；而細胞內(約0.5-10mM)和腫瘤組織(比正常組織高約4倍)中較高的GSH濃度能促使二硫鍵快速斷裂。這一重要特性已被用于藥物和基因對腫瘤組織及細胞內的高效傳遞，例如經二硫鍵連接封端劑的陽離子環糊精多輪烷可實現對細胞內的基因傳遞和可控釋放。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可還原降解超分子水凝膠的制備方法，該方法制備工藝安全、簡單有效。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：一種可還原降解超分子水凝膠的制備方法，其特征在于它包括如下步驟：

第一步：利用click反應得到可還原降解的聚乙二醇單甲醚(MPEG)接枝的聚胱胺共聚物(MPEG-接枝-SS-PAA)，其具體合成步驟如下：

(1)胱胺二鹽酸鹽與丙烯酰氯的取代反應得到雙丙烯酰胱胺(BAC)；

(2)利用雙丙烯酰胱胺(BAC)與丙炔胺的邁克爾加成得到帶炔基的含二硫鍵的聚胱胺(SS-PAA)；

(3)將得到的帶炔基的含二硫鍵的聚胱胺(SS-PAA)的炔基與疊氮基團封端的聚乙二醇單甲醚進行click反應，得到水溶性的聚乙二醇單甲醚(MPEG)接枝的聚胱胺共聚物(MPEG-接枝-SS-PAA)；

第二步：將第一步得到的聚乙二醇單甲醚(MPEG)接枝的聚胱胺共聚物(MPEG-接枝-SS-PAA)與還原劑二硫蘇糖醇(DTT)的水溶液與α-環糊精混合，超聲，靜置，得到可還原降解超分子水凝膠。

所述聚乙二醇單甲醚(MPEG)接枝的聚胱胺共聚物的結構式如下：MPEG-接枝-SS-PAA，其中MPEG是分子量為475～5000Da的聚乙二醇單甲醚；SS-PAA為含二硫鍵的聚胱胺。

具體步驟為：

第一步：1)胱胺二鹽酸鹽與丙烯酰氯的取代反應得到雙丙烯酰胱胺(BAC)：10mmol胱胺二鹽酸鹽溶于含有10mL氯仿和15mL、3.5M的NaOH混合溶液中，加熱至50℃，逐滴加入含有20mmol丙烯酰氯的5mL氯仿，反應15min并一直保持反應液的溫度為50℃；然后趁熱過濾、萃取，取有機相冷卻至室溫得白色結晶固體，過濾、重結晶、真空干燥得白色結晶固體的雙丙烯酰胱胺(BAC)；

2)利用雙丙烯酰胱胺(BAC)與丙炔胺的邁克爾加成得到帶炔基的含二硫鍵的聚胱胺(SS-PAA，或稱含有炔基的聚胱胺)：2.60g(10mmol)雙丙烯酰胱胺(BAC)和550.8mg(10mmol)丙炔胺溶于15～25mL甲醇中，氮氣保護室溫下反應7天，然后加入過量10％mol(即1mol)的丙炔胺繼續反應7天以除去未反應的雙丙烯酰胱胺；然后將反應液濃縮，真空干燥，得到帶炔基的含二硫鍵的聚胱胺(SS-PAA)；

3)將得到的帶炔基的含二硫鍵的聚胱胺(SS-PAA)的炔基與疊氮基團封端的聚乙二醇單甲醚進行click反應，得到水溶性的聚乙二醇單甲醚(MPEG)接枝的聚胱胺共聚物(MPEG-接枝-SS-PAA)：