[發明專利]一種ε-聚賴氨酸水凝膠及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201310728964.3
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103755965A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 徐虹;遲波;王瑞;馮小海;李莎;梁金豐;歐陽平凱
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;C08G69/48;C08J3/075;A61L15/26;A61L15/42
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

技術領域

本發明涉及一種ε-聚賴氨酸水凝膠及其制備方法和應用，屬于醫療技術應用領域。

背景技術

水凝膠醫用創傷輔料是近年來發展起來的一種新型的創傷輔料。與傳統的輔料相比，水凝膠能促進傷口更好地愈合、減輕患者的疼痛，它能改善創面的微環境、抑制細菌的生長。水凝膠特別適用于常見的體表創傷，如擦傷、劃傷、褥瘡等各種皮膚損傷。對于這些傷口，傳統上醫生一般用無菌紗布及外用抗生素處理。但是紗布易于皮膚傷口組織黏連，換藥時常常破壞新手的上皮和肉芽組織，引起出血，這不但不利于傷口的愈合，而且使病人疼痛難忍。用水凝膠輔料敷貼在傷口上時，它不但不粘連傷口、不破壞新生組織，而且能殺死各種細菌、避免傷口感染。水凝膠輔料是一種良好的創面輔料，它是含有一定水分的三維網狀結構的高分子溶脹體，具有良好的吸水性和生物相容性，能與不平整的創面密切貼合而不會發生粘連，減少了細菌滋生的機會且易于更換，并且可以滲入各種藥物成分和生長因子，可以促進傷口的愈合。水凝膠本身的熱容量大，對傷口有溫和的冷卻作用，能減輕傷口的疼痛。因此，國內外學者對水凝膠輔料進行了廣泛的研究并取得了一些成果。目前，水凝膠輔料占全球輔料和繃帶市場的大部分。

目前應用于創傷輔料并已商業化生產的材料主要有纖維蛋白膠、氰基丙烯酸酯、殼聚糖等，但由于都分別有其缺陷而限制了在臨床外科醫學中的廣泛應用，如纖維蛋白膠主要來源于動物血液組織，所以存在血液病毒感染的風險，氰基丙烯酸酯雖然止血效果良好但由于細胞毒性較大也不是傷口組織愈合的最佳選擇材料，殼聚糖具有快速止血的功能，可以加工成各種醫用輔料產品，但由于其力學性能差、脆性較大、水溶性差等缺點成為其應用于外科創傷輔料的主要阻礙因素。

ε-聚賴氨酸是一種形成水凝膠的天然高分子材料，由微生物發酵法制得。ε-聚賴氨酸的分子量在三千到五千道爾頓之間，與天然細胞外基質（ECM）中的蛋白成分和功能類似，聚賴氨酸區別于其他創傷輔料材料的顯著優勢在于以下幾個方面：首先，分子鏈上擁有大量的氨基活性基團，其在水溶液或者酸性環境下結合氫離子帶上正電荷形成陽離子聚合物，這種陽離子聚合物可以很好的結合在細胞表面從而達到創傷組織粘合的目的，其次，由于聚賴氨酸是天然高分子材料，具有良好的生物相容性，并且其降解產物賴氨酸為人體必需氨基酸，最后，聚賴氨酸為氨基酸聚合物，其水溶性良好，克服了眾多組織愈合材料難溶于水的困難，但由于聚賴氨酸攜帶大量的活性氨基基團，其在水溶液或者酸性環境下結合氫離子帶上正電荷會一定程度上破壞組織細胞結構，具有一定的細胞毒性，要使其安全的應用于傷口組織粘合，必須對其進行改性以降低細胞毒性。

PEG是一種水溶性和生物相容性良好的高分子，被廣泛用于生物材料的表面改性、多肽和蛋白藥物的修飾保護。PEG修飾對一些引發的細胞凋亡有明顯的抑制作用，顯著降低胞內ROS(活性氧簇）含量，并保護線粒體膜電位的穩定。PEG修飾主要通過減少胞內ROS(活性氧簇）的產生來降低聚賴氨酸的細胞毒性,高修飾度有明顯的降低毒性的作用。PEG化聚賴氨酸可以顯著降低聚賴氨酸的細胞毒性，降低毒性的能力隨PEG的分子量和修飾度的增大而明顯加強。

目前應用于創傷輔料的水凝膠醫用材料主要分為化學合成和生物高分子材料兩種，但水凝膠材料形成過程存在材料機械強度差、生物相容性不好、細胞毒性大等諸多缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種醫用創傷輔料聚賴氨酸水凝膠。

本發明還要解決的技術問題是提供上述水凝膠的制備方法。

本發明最后要解決的技術問題是提供上述水凝膠的應用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種ε-聚賴氨酸水凝膠，其具有如下結構單元：

其中，n取值為20～30中的任意自然數，m取值為50～70中的任意自然數。

上述ε-聚賴氨酸水凝膠的制備方法，它包括如下步驟：

(1)將聚乙二醇(PEG)溶解在二氯甲烷中，再加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)和三乙胺(TEA)室溫下反應20～150min，反應結束后在室溫、惰性氣體保護條件下將反應液滴加到對硝基苯基氯甲酸酯(PNC)的二氯甲烷溶液中，滴加完畢后在室溫、惰性氣體保護條件下反應12～72h，反應結束后，先將反應液旋蒸再滴加到冷乙醚中，過濾后取沉淀再真空冷凍干燥得到對硝基苯基氯甲酸酯-聚乙二醇-酪胺共聚物溶液共聚物(PNC-PEG-PNC)；