[發明專利]一種共聚物水凝膠及其制備方法

無效

• 申請號: 201210438767.3
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102911311A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 賀超良;高曉曄;莊秀麗;陳學思
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C08F220/54
• 分類號: C08F220/54;C08F220/06;C08F222/38;C08F2/48;C08F4/32;C08F4/30;C08J3/075
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術領域

本發明涉及高分子聚合物領域，特別涉及共聚物水凝膠及其制備方法。

背景技術

水凝膠是以水為分散介質的凝膠，性質柔軟，能夠保持一定的形狀，可以吸收大量的水。水凝膠在具有網狀交聯結構的水溶性高分中引入了一部分疏水基團和親水基團，親水基團與水分子結合，將水分子連接在網狀內部，而疏水基團遇水膨脹，得到交聯聚合物。水溶性或親水性的高分子通過一定的化學交聯或物理交聯都可以形成水凝膠。

刺激響應性水凝膠是在外界環境發生變化，如：溫度、pH值，電磁場、壓力等改變時，能做出物理或化學響應，其形狀、體積和吸水性能發生巨大變化的一類三維高分子網絡。由于刺激響應性水凝膠的獨特智能性，使其在生物醫用材料領域有著廣泛的應用前景。其中，pH敏感水凝膠和溫度敏感水凝膠和人的生理條件密切相關，在實際應用中具有獨特優勢，被廣泛應用于生物醫學和藥學領域。

聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）水凝膠是一種應用廣泛的溫敏性水凝膠，該水凝膠在32°C左右發生迅速的可逆體積相轉變。在環境溫度低于32°C時，水凝膠在水中呈溶脹狀態，而當環境溫度超過32°C，水凝膠迅速則快速收縮，呈現疏水性質。由于這類水凝膠特有溫度響應性能，以及良好的生物相容性，該水凝膠被廣泛應用于生物醫學材料等領域。而且，研究表明（Macromolecular?RapidCommunications?Vol.29,p.490-497,2008;Macromolecular?RapidCommunications?Vol.29,p.1810-1816,2008），PNIPAM水凝膠的響應溫度可以通過在水凝膠骨架中引入親水性或疏水性共聚單元進行調節，該特性進一步擴大了PNIPAM材料的應用范圍。

pH敏感水凝膠在藥物控制釋放領域具有廣泛的應用前景，尤其是含羧基的酸性環境敏感水凝膠在口服藥物載體方面具有較高的實用價值。Journal?of?Pharmaceutical?Sciences?Vol.88,p.933-937(1999)首先報道了聚甲基丙烯酸接枝聚乙二醇水凝膠作為口服藥物載體，對胰島素進行口服藥物包裹與釋放。實驗證明，pH敏感水凝膠在胃中的低pH環境下保持疏水狀態，將所包裹的藥物與胃環境中的酸性和酶環境隔離，從而起到對藥物的保護作用；然后水凝膠在弱堿性的腸環境中溶脹，包裹于其中的藥物通過擴散等方式進入小腸，從而實現藥物的保護與可控制釋放。

考慮到體內生理環境的復雜性，僅僅能對單一生理刺激產生響應性的高分子體系仍不能很好的滿足一些復雜環境應用的需要，因此，制備能對多種外界刺激，尤其是溫度和pH變化產生響應性的智能高分子體系有著重要的現實意義和廣闊的應用前景。Biomaterials?Vol.27p.2787–2797(2006)報道了一種用戊二醛交聯的溫度和pH敏感水凝膠，該水凝膠的骨架材料為聚（甲基丙烯酸二甲胺基乙酯/甲基丙烯酸羥乙酯）-聚（N-異丙基丙烯酰胺）-聚（甲基丙烯酸二甲胺基乙酯/甲基丙烯酸羥乙酯）三嵌段共聚物，它能夠隨溫度和pH的變化改變自身的溶脹率；Journal?of?Controlled?Release?Vol.80,p.247-257(2002)報道了一種以N-異丙基丙烯酰胺和N-胺丙基甲基丙烯酰胺為單體，N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯劑的溫度和pH敏感型水凝膠，該水凝膠在不同的溫度和/或pH時的表現出顯著不同的溶脹率。體外藥物釋放實驗表明通過調節環境的溫度和pH可以控制所擔載藥物的釋放速率，從而可以達到藥物只在某些特定環境下釋放的目的。然而，上述兩類水凝膠都不能生物降解，而且第一種材料網絡結構極易遭到破壞，因此限制了材料的廣泛應用。因而，開發新的可降解的溫度和pH敏感型水凝膠受到越來越多的關注。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種可生物降解的共聚物水凝膠，其對溫度及pH均具有敏感性。

本發明公開了一種共聚物水凝膠，包括共聚物和水，所述共聚物包括具有式（I）結構的重復單元A和具有式（II）結構的重復單元B；

其中，R₁為氫或C1~C5的烷基；R₂為氫或C1~C5的烷基；

所述重復單元A和重復單元B的質量比為(2~19):1。

優選的，所述R₁為甲基、乙基或丙基。

優選的，所述R₂為甲基。

本發明公開了一種共聚物水凝膠的制備方法，包括以下步驟：