[發(fā)明專利]一種可注射的天然多糖自愈合水凝膠的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410123500.4
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103910894A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳詠梅;魏釗;楊建海
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: C08J3/24
• 分類號: C08J3/24;C08J3/075;C08L5/08;C08L5/04;C08K5/25;C08B37/08;C08B37/04;A61L27/20;A61L27/52;A61L31/04;A61L31/14;A61K47/36
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 弋才富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可注射的天然多糖自愈合水凝膠的制備方法，具體是應(yīng)用N-羧乙基殼聚糖和己二酸二酰肼分別與氧化海藻酸鈉生成亞胺鍵和酰腙鍵交聯(lián)形成可注射凝膠，并且這些可逆化學(xué)鍵賦予水凝膠良好的自愈合性能。

背景技術(shù)

高分子水凝膠（hydrogel）是一類在三維高分子網(wǎng)絡(luò)中溶脹大量水的粘彈性“軟、濕”材料。它在組織工程，生物傳感器以及緩釋載體（用于包埋釋放藥物、治療蛋白或細胞）等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。可注射水凝膠是一類可通過注射器將前驅(qū)體溶液（由形成水凝膠的成分構(gòu)成的水溶液）注射到達靶標位點后，并原位發(fā)生溶液-凝膠轉(zhuǎn)變的一類智能水凝膠材料。因其具有能以微創(chuàng)介入方式注入體內(nèi)的可注射性、填充復(fù)雜形狀的病灶部位或修復(fù)、連接組織的形狀自適應(yīng)性等特性，不僅避免了臨床手術(shù)帶來的一系列問題，而且適用于在較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、精細的組織部位（血管、神經(jīng)）操作的優(yōu)勢，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了越來越多的關(guān)注和研究。

應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的可注射水凝膠需要滿足幾個關(guān)鍵要求：（1）可注射水凝膠本身及其前驅(qū)體溶液應(yīng)具有良好的生物相容性；（2）該可注射水凝膠的前驅(qū)體溶液需要具有在靶標位點快速成型固化的能力；（3）前驅(qū)體溶液在靶標位點成膠凝固后，還需其迅速達到一定的機械強度，以免周圍組織擠壓或形變而對水凝膠造成損傷，然而，傳統(tǒng)的可注射水凝膠卻很難同時滿足以上三個要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種可注射的天然多糖自愈合水凝膠的制備方法，首先通過丙烯酸與殼聚糖的邁克爾加成反應(yīng)合成水溶性的N-羧乙基殼聚糖，并且通過高碘酸鈉與海藻酸鈉發(fā)生氧化反應(yīng)得到氧化海藻酸鈉，再將N-羧乙基殼聚糖與己二酸二酰肼同時與氧化海藻酸鈉在37℃的磷酸鹽緩沖溶液中發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，分別生成可逆的亞胺鍵和酰腙鍵，最終制備得到具有自愈合性能的可注射天然多糖高分子水凝膠，具有制備方法簡單、反應(yīng)條件溫和、可在生理環(huán)境下成膠、自愈合的特點。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種可注射的天然多糖自愈合水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

步驟一:向質(zhì)量分數(shù)1%～3%的殼聚糖溶液中加入丙烯酸，控制氨基與羧基的摩爾比為1:（3～6），所述的殼聚糖脫乙酰度80%～100%，重均分子量10～800kDa，在50℃下攪拌反應(yīng)3天后，用1mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH至10～12，再用透析袋將該溶液在去離子水中透析，一天換三次水，透析5天后冷凍干燥，可得到不同取代度的N-羧乙基殼聚糖；

步驟二：向質(zhì)量分數(shù)為0.5%～1%、黏度為150～400mpa.s的海藻酸鈉溶液中加入高碘酸鈉，控制海藻酸鈉與高碘酸鈉的摩爾比為1:（0.2～1），在25℃下避光攪拌反應(yīng)5小時后，加入過量乙二醇除去未消耗完的高碘酸鈉反應(yīng)1小時，再用透析袋將該溶液在去離子水中透析，一天換三次水，透析5天后冷凍干燥，得到不同氧化度的氧化海藻酸鈉；

步驟三：將帶有氨基的步驟一產(chǎn)物N-羧乙基殼聚糖、帶有肼基的己二酸二酰肼和帶有醛基的步驟二產(chǎn)物氧化海藻酸鈉，三者混合溶解在磷酸鹽緩沖溶液中，總質(zhì)量分數(shù)為5%～10%，上述三者活性基團摩爾比為（n-m）:m:n，其中n，m為正整數(shù)，m﹤n，37℃下將其渦旋震蕩均勻，靜置20秒后得到質(zhì)量分數(shù)為5%～10%的水凝膠。

本發(fā)明采用N-羧乙基殼聚糖和己二酸二酰肼同時與氧化海藻酸鈉反應(yīng)，通過生成的可逆化學(xué)鍵交聯(lián)制備具有自愈合性能的天然多糖水凝膠。其中N-羧乙基殼聚糖上的氨基與氧化海藻酸鈉中的醛基通過席夫堿反應(yīng)生成可逆亞胺鍵，而氧化海藻酸鈉又同時與己二酸二酰肼反應(yīng)生成可逆酰腙鍵，這兩種動態(tài)共價鍵均具有動態(tài)可逆的反應(yīng)特征。它們既是一種共價鍵，在一定程度上保持了共價鍵的性質(zhì)而能穩(wěn)定存在，它們又具有可逆性，即鍵的斷裂和生成存在動態(tài)平衡。這些動態(tài)化學(xué)鍵分布在整個水凝膠網(wǎng)絡(luò)中，使網(wǎng)絡(luò)中始終存在未交聯(lián)的活性基團，當水凝膠破碎時，這些活性基團可重新交聯(lián)形成新的可逆共價鍵，破碎的水凝膠碎片即可通過這種方式重新自愈合為一塊完整的水凝膠。另外，本發(fā)明采用具有良好生物相容性的天然多糖材料作為水凝膠骨架，合成過程簡單綠色，反應(yīng)條件溫和，是一種可注射用的天然多糖自愈合水凝膠，在藥物緩釋，細胞釋放等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。