[發明專利]酶催化可控釋放一氧化氮的新型生物材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201310296773.4
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103342759A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 趙強;孔德領;張計敏;王淑芳
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C08B37/08
• 分類號: C08B37/08;C08J5/18;C08J9/28;D04H1/42;A61K47/48;A61K31/706;A61P17/02;A61P9/10;A61L31/04;A61L31/16
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技術領域

本專利涉及一種具有酶催化可控釋放一氧化氮的生物材料制備方法，還涉及由這類材料加工成的醫用產品以及其在缺血性疾病治療、皮膚創傷愈合以及心血管植入器械中的應用。

背景技術

心血管疾病現在已成為威脅人類健康的重大疾患之一，無論是發病率還是死亡率均居各類疾病之首，被醫學界公認為是危害人類身體健康的“第一殺手”。根據衛生部心血管病防治研究中心發布的《中國心血管病報告2011》數據顯示，目前我國心血管病患者人數約為2.3億，相當于每10個成年人中有2人患病。高額的醫療支出成為巨大的經濟負擔。

一氧化氮(nitric?oxide，NO)是一種具有多種生物學活性的氣體小分子物質(生物信使分子)，其廣泛分布于生物體內各組織中。一氧化氮最主要的功能是作為心血管系統的生理性調節分子，許多血管疾病都與血管內皮功能失調和NO代謝有關系。一氧化氮具有：1)調節血管張力和心肌收縮力，參與動脈血壓及器官組織血流量的調節；2)維持內皮細胞完整、促進血管新生；3)抑制平滑肌細胞粘附、增殖和遷移；4)抑制血小板在局部的粘附、聚集和白細胞在血管內皮的粘附從而抑制血栓的形成等作用。

由于藥物化學的快速發展，現在已能成功合成多種不同結構的NO化合物，包括有機硝酸酯類、亞硝基硫醇類、氮烯醇類等。氮烯醇類化合物(Diazeniumdiolate)是目前研究最多的一種NO供體，一般是由胺類化合物與NO反應生成的產物。其主要的問題是很難穩定儲存，易自發分解，其分解的速率隨著溫度的升高而加快。酸性或堿性pH值條件都會加快一氧化氮的釋放。因此，王鵬等人合成了糖基化的NO供體化合物，采用半乳糖單元穩定氮烯醇化合物，其具有較高的穩定性，在半乳糖苷酶催化下能夠可控釋放一氧化氮。

將NO化合物與高分子材料結合，進一步制備具有NO釋放功能的心血管介入材料是近年來一個新的研究方向。一些研究組將氮烯醇(或亞硝基硫醇)等NO供體通過物理共混的方法與高分子材料復合制備醫用材料。由于極性的差異，NO供體易于聚集，造成突釋。此外，疏水性基體材料，限制了水分子的遷移，影響了材料內部的NO有效利用。

發明內容

本發明專利的第一部分，提供了一種具有酶催化可控釋放一氧化氮的殼聚糖大分子生物材料CS-NO。具體合成方法包括：將一種具有酶催化可控分解釋放一氧化氮的氮烯醇類NO供體化合物4-(2-疊氮乙醇)哌嗪-1-(O²-半乳糖)氮烯醇通過化學反應接枝到殼聚糖分子側鏈。首先將大分子殼聚糖分散于水相中，加入戊炔酸，其中殼聚糖重復單元與戊炔酸的摩爾比為：1∶0.05-1∶0.5，在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽催化下冰浴中反應24小時，從而通過酰胺化反應將炔基接枝到殼聚糖分子側基上，產物經透析純化。第二步是通過點擊化學反應將NO供體化合物4-(2-疊氮乙醇)哌嗪-1-(O²-半乳糖)氮烯醇與炔基化殼聚糖反應，采用無水硫酸銅、抗壞血酸鈉做催化劑，恒溫37℃攪拌反應24小時，產物經水透析3天，冷凍干燥得接枝NO供體的殼聚糖大分子CS-NO。該材料具有良好的生物相容性、生物降解性和可加工性。并可與其他天然大分子如膠原、明膠等復合制備復合材料。

發明專利的第二部分，提供了一種具有酶催化可控釋放一氧化氮的殼聚糖大分子生物材料CS-NO的不同制備方法。可將該材料制備成不同濃度的溶液用于局部注射，具體方法包括：將CS-NO以1-15毫克/毫升的濃度在水中分散，室溫攪拌至完全溶解，即可制得CS-NO溶液。

也可以通過澆鑄方法制備薄膜，具體方法包括：將CS-NO配制成濃度5-15％的水溶液，均勻涂布在蓋玻片上，室溫晾干，真空干燥24小時。

還可以通過冷凍干燥和靜電紡絲等方法制備成多孔支架或微納米纖維支架。CS-NO材料可進一步通過溶液共混的方法與天然大分子如膠原、明膠、透明質酸、海藻酸鈉等復合，獲得不同組成比例和性能的天然復合材料。具體方法包括：將明膠、膠原等制成濃度為2％水溶液，冷卻至室溫后加入質量濃度為0.1-3％的CS-NO，充分攪拌至均勻，冷凍干燥得CS-NO/膠原復合多孔支架。