[發明專利]透明質酸修飾的聚(N?異丙基丙烯酰胺?丙烯酸)水凝膠及應用

在審

• 申請號: 201710175001.3
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106916313A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 侯瑞霞;付俊;肖穎
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C08G81/02
• 分類號: C08G81/02;A61K47/61;A61K47/32;A61K9/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 劉誠午

技術領域

本發明涉及生物高分子材料領域，具體涉及一種pH和溫度敏感型水凝膠、其制備方法以及在藥物控制釋放中的應用。

背景技術

具有獨特結構和智能特性的刺激響應性材料，由于可以響應周圍環境的變化，吸引了研究者的廣泛關注。這些刺激包括溫度、pH、光、磁場、電場等。水凝膠是三維親水網絡結構，在水中溶脹但不溶解，作為長期有效的藥物傳遞工具被廣泛研究，并且水凝膠中引入刺激響應特性后吸引了研究者越來越多的關注。

在眾多外界環境刺激中，pH和溫度敏感型水凝膠由于在體外和體內環境中表現出可控潛力，因此在生物醫學領域得到最廣泛的研究。而且體內的不同組織有不同的pH值，提高了可控局部藥物傳遞的可能性。例如與正常的健康組織相比，腫瘤組織部位往往有較低的pH值。構建pH和溫度敏感型水凝膠應用于藥物控制釋放體系將對人體局部病變組織的治療有重要意義。

詹秀環等將N,N′-亞甲基雙丙烯酞胺(MBA)作為交聯劑首先制備了聚丙烯酸水凝膠，隨后在聚丙烯酸水凝膠中聚合N-異丙基丙烯酰胺，采用兩步法合成了聚丙烯酸/聚(N-異丙基丙烯酰胺)水凝膠，研究了其pH和溫度響應性能(詹秀環，田博士，姚新建“聚丙烯酸/聚(N-異丙基丙烯酰胺)互穿網絡水凝膠的制備及其性能”。精細石油化工，2010，27(5)：73-75)。

汪玉辛等采用原位聚合方法制備了聚N-異丙基丙烯酰胺/聚甲基丙烯酸/氧化石墨烯復合水凝膠，研究了水凝膠的力學性能、溶脹性能和pH敏感性能，但并未涉及到水凝膠的細胞相容性方面研究。(汪玉辛，姜茜茜，陳婉，王平華“N－異丙基丙烯酰胺/甲基丙烯酸/氧化石墨烯復合水凝膠研究”。彈性體，2016，26(2)：40-44)。

在構建pH和溫度敏感性智能水凝膠的同時，進一步提高水凝膠的細胞相容性，在藥物控制釋放中具有廣泛的應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種pH和溫度敏感型智能水凝膠，這種水凝膠經過類細胞外基質的多糖修飾，可以提高水凝膠的細胞相容性。

本發明實現以上發明目的，所采用的技術方案是：

一種透明質酸修飾的聚(N-異丙基丙烯酰胺-丙烯酸)水凝膠的制備方法，采用以下方法制備：

A、N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酸溶于有機溶劑中，以偶氮二異丁腈(AIBN)作為引發劑，逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)試劑為鏈轉移劑，反應得到反應液，經透析、冷凍干燥后得到聚(N-異丙基丙烯酰胺-丙烯酸)水凝膠；

B、將透明質酸(HA)溶于水中，加入己二酸二酰肼(ADH)與透明質酸(HA)反應，使透明質酸(HA)帶上肼基基團，隨后將反應溶液透析、冷凍干燥后得到帶有肼基基團的透明質酸；

C、將聚(N-異丙基丙烯酰胺-丙烯酸)水凝膠浸泡在水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基丁二酰亞胺(NHS)反應，最后加入帶有肼基基團的透明質酸進行共價固定反應，得到透明質酸修飾的聚(N-異丙基丙烯酰胺-丙烯酸)水凝膠。

采用可逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)聚合方法將N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酸聚合為水凝膠，制備條件溫和，得到高產率的產物，副產物較少。

本發明將透明質酸(HA)共價接枝在水凝膠中，所述透明質酸(HA)為D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺組成的雙糖單位玻尿酸，其作用是將天然細胞外基質中的多糖成分透明質酸引入智能型水凝膠中，在保持pH和溫度敏感性的同時，并可進一步提高水凝膠的細胞相容性。

所述的步驟A中，N-異丙基丙烯酰胺與丙烯酸摩爾比為85～95：5～15。

所述的步驟A中，RAFT試劑優選為末端帶羧基的RAFT試劑。具體選用2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸等。

所述的步驟A中，有機溶劑優選選自甲醇或二甲基甲酰胺；反應溫度55-65℃；反應時間24-48h。

所述的步驟B和C中，其機理為EDC通過與羧基反應形成O-酰基異硫脲中間體，然而，該中間體在水溶液中很不穩定，并易于水解。O-酰基異硫脲中間體在NHS存在的情況下，可以轉變為氨基反應活性的NHS-活性酯，這種NHS-活性酯中間體非常穩定，可以允許將縮合反應分解成兩步進行。NHS-活性酯進而與HA的肼基基團反應形成酰胺鍵，進而將HA共價固定在水凝膠中。

優選地，所述的步驟B和C中，加入EDC和NHS的摩爾比為1:0.9～1.1；反應時間為0.5-2h；溫度為室溫。