[發(fā)明專利]一種改性透明質(zhì)酸及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410572404.8
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104356254A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阮長順;蔡青青;李玉筱;王青山;潘浩波
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳先進技術(shù)研究院
• 主分類號: C08B37/08
• 分類號: C08B37/08
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學工程領(lǐng)域，具體涉及改性透明質(zhì)酸及其制備方法。

背景技術(shù)

透明質(zhì)酸(Hyaluronicacid，HA)又名玻璃酸，是一種天然高分子酸性粘多糖，廣泛存在于人體組織間、關(guān)節(jié)頭的滑液中和眼球內(nèi)的玻璃質(zhì)中，起到黏合、潤滑和保護的作用。透明質(zhì)酸的基本結(jié)構(gòu)是由雙糖單位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺組成的高級多糖類，具有良好生物相容性，水溶性，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)學工程領(lǐng)域的研究。

HA材料主鏈糖苷環(huán)上存在的活性位點主要為反應(yīng)活性一般的羥基，而反應(yīng)活性較高的羧基一般以鈉鹽的形式存在，使材料在生物醫(yī)學工程領(lǐng)域的改性上存在一些困難。目前，HA主鏈上改性，都一般采取先活化糖苷環(huán)上的羥基，再與一些具有特異性質(zhì)的活性物質(zhì)進行接枝。但是，接枝等化學反應(yīng)過程，導(dǎo)致工藝冗長，降低應(yīng)用效率；HA主鏈上具有眾多羥基，接枝具有隨機性，可控性差；接枝引入一些物質(zhì)后，會影響HA的水溶性及生物相容性，導(dǎo)致其后續(xù)應(yīng)用存在缺陷；HA主鏈上的羥基活性較低，接枝效率也比較低，限制了HA材料的進一步應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對透明質(zhì)酸生物材料活性位點單一以及改性困難的缺點，本發(fā)明提供了一種改性透明質(zhì)酸，所述改性透明質(zhì)酸的化學結(jié)構(gòu)式如式(Ⅰ)所示：

其中，m為1～2000的自然數(shù)，n為1～2000的自然數(shù)，且m：n為0.1：1～1：1。

優(yōu)選地，所述m：n為0.5：1～1：1。

另一方面，本發(fā)明還提供了該改性透明質(zhì)酸的制備方法，包括如下步驟：提供化學結(jié)構(gòu)式如式(Ⅱ)所示的透明質(zhì)酸，將透明質(zhì)酸溶解在水中形成透明質(zhì)酸溶液；向所述透明質(zhì)酸溶液中加入氧化劑，并于40℃～70℃下攪拌發(fā)生氧化反應(yīng)；所述氧化劑包括高碘酸鉀、高碘酸鈉、高錳酸鉀、高錳酸鈉、氯酸鉀和氯酸鈉中的至少一種；所述氧化劑與所述透明質(zhì)酸的糖苷環(huán)單元的摩爾比為0.1：1～1：1；所述氧化反應(yīng)完成后，將反應(yīng)液透析多次，冷凍干燥后得到改性透明質(zhì)酸，其化學結(jié)構(gòu)式如式(Ⅰ)所示：

其中，m為1～2000的自然數(shù)，n為1～2000的自然數(shù)，且m：n為0.1：1～1：1。

優(yōu)選的，所述m：n為0.5：1～1：1。

優(yōu)選的，所述氧化劑與所述透明質(zhì)酸的糖苷環(huán)單元的摩爾比為0.5:1～1:1。

透明質(zhì)酸主鏈中的D-葡萄糖醛酸結(jié)構(gòu)中含有相鄰的兩個羥基，相鄰的兩個羥基具有一定的還原劑，在氧化劑的作用下，相鄰的兩個羥基被氧化成醛基，使D-葡萄糖醛酸從相鄰的羥基處斷鏈開環(huán)，得到含有雙醛基的改性的透明質(zhì)酸，根據(jù)氧化劑的量，來定量使糖苷環(huán)單元開環(huán)形成雙醛結(jié)構(gòu)，活性基團當量的控制使后續(xù)材料具有不同的性質(zhì)。如提高氧化劑的使用量，會增加雙醛結(jié)構(gòu)，而增加改性透明質(zhì)酸的反應(yīng)強度。

優(yōu)選的，所述透明質(zhì)酸溶液的質(zhì)量濃度范圍為0.1％～5％。

更優(yōu)選的，所述透明質(zhì)酸溶液的質(zhì)量濃度范圍為1％～5％。透明質(zhì)酸在該濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)得到的產(chǎn)物既保證了交聯(lián)度，使其分子量為實際所需，同時又保證了醛含量。

優(yōu)選的，所述透明質(zhì)酸溶解在水中形成透明質(zhì)酸溶液時，水浴加熱到80℃，并在該溫度下維持1小時，從而保證透明質(zhì)酸充分溶解。

優(yōu)選的，所述透明質(zhì)酸溶解在pH值為6～8的水中。該pH條件下，有利于提高氧化劑的氧化效果，而又不至于引起透明質(zhì)酸中氨基甲酸酯基團水解，導(dǎo)致透明質(zhì)酸的不可逆降解。

優(yōu)選的，所述攪拌時間為3-24個小時。攪拌時能明顯觀察到透明質(zhì)酸溶液的粘度降低，溶液清澈。

優(yōu)選的，溶解透明質(zhì)酸所用的水包括蒸餾水和去離子水中的一種。

優(yōu)選的，所述透析采取規(guī)格為截留分子3000的透析袋，透析3～5次。除去未反應(yīng)的氧化劑小分子，而不析出透明質(zhì)酸。

通過對透明質(zhì)酸的化學物理性質(zhì)的分析可知，透明質(zhì)酸是由D-葡萄糖醛酸與N-乙酰葡糖胺通過β1,3-糖苷鍵結(jié)合而成的二糖，透明質(zhì)酸主鏈中的D-葡萄糖醛酸結(jié)構(gòu)中含有相鄰的兩個羥基，相鄰的兩個羥基具有一定的還原劑，在氧化劑的作用下，相鄰的兩個羥基被氧化成醛基，使D-葡萄糖醛酸從相鄰的羥基處斷鏈開環(huán)，得到含有雙醛基的改性的透明質(zhì)酸，所述改性的透明質(zhì)酸中既含有高活性的醛基，提高了材料的反應(yīng)活性，又含有羥基，保證了材料本身的親水性和生物相容性。氧化反應(yīng)方程式如下：

本發(fā)明提供的方法，制備工藝簡單，反應(yīng)過程溫和，引入具有高活性的醛基，改善透明質(zhì)酸生物材料主鏈上活性位點單一的缺點。