[發明專利]一種雜化水凝膠材料的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201710936134.8
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107556497B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 陳平;王翔;行岳真;支三軍;胡華友;仲慧
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L77/04;C08G69/40;C08G65/333;A61L27/52;A61L27/18;A61L27/00;A61K47/34;A61K47/26
• 代理公司: 北京領科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11690
• 代理人: 張丹

本發明提供了一種雜化水凝膠材料的制備方法及其在組織工程、醫用材料及藥物負載方面的應用，該雜化水凝膠材料由聚多肽?聚乙二醇?聚多肽三嵌段共聚物與魚精DNA靜電結合制備而成，該方法成本低、形成條件溫和并表現出響應性、可逆性和自愈性等特點；采用本發明所述的方法制備的雜化水凝膠材料，既具有共聚物的生物降解性和DNA的結構單元有序、可控，又具有瞬態網絡結構的特征，同時解決了傳統使用光引發劑和化學交聯劑帶來的毒性。

技術領域

本發明涉及新材料技術領域，具體涉及一種基于聚多肽-聚乙二醇-聚多肽三嵌段共聚物與DNA靜電作用構建的雜化水凝膠材料的制備方法及應用。

背景技術

水凝膠材料是以水為分散介質的凝膠材料，是具有網狀交聯結構的水溶性高分子中引入一部分疏水基團和親水殘基，親水殘基與水分子結合，將水分子連接在網狀內部，而疏水殘基遇水膨脹的交聯聚合物。由于其良好的性能，在組織工程和藥物負載方面都具有廣泛地應用前景，特別是基于聚多肽的水凝膠材料。

聚多肽的水凝膠材料具有生物可降解性與生物相容性，該類材料在生物醫學材料領域應用時擁有獨特的優勢。專利CN104780909A公開了一種經由將膠凝劑在介質中加熱攪拌使其溶解、分散后，一邊攪拌一邊放冷后，在室溫下靜置的工序的情況下，也能夠形成水凝膠形成用材料，以及即使將水凝膠通過振蕩溶膠化后，然后通過在室溫下靜置也能夠再形成凝膠的水凝膠材料。專利CN106397793A公開了一種L-丙氨酸、L-谷氨酸-5-芐酯多肽共聚物水凝膠，為負載納米銀的聚乙二醇與聚(L-丙氨酸-co-L-谷氨酸-5-芐酯)的嵌段共聚物水溶液，該納米銀的水凝膠劑負載簡便、負載量高并具有良好的體外抗菌效果。但是這種基于兩親性多肽之間或聚多肽之間二級結構的轉變，來對水凝膠的結構與性能進行調控，這種凝膠網絡形成機理在某些環境的應用過程中可能存在一定的局限性。

生物大分子DNA，除了能夠作為基因載體的功能外，還是一類重要的天然聚電解質類高分子材料，由于其結構單元的有序性與可控性，被認為是構建超分子自組裝結構的理想原材料。

由兩種或兩種以上不同類型高分子復合而成的雜化材料，由于可以同時兼具不同種類單體或聚合物的性質，使該類材料擁有獨特的結構和功能。專利CN103910893A公開了一種聚多肽-DNA水凝膠及其制備方法，包括共價結合有單鏈DNA分子的多肽和具有兩個粘性末端的雙鏈DNA分子，通過單鏈DNA分子與雙鏈DNA分子的互補形成交聯結構，該水凝膠機械強度可調節、生物相容性良好。但是通過共價結合的方式，操作條件復雜、不可逆，同時也未公開通過靜電作用構筑雜化超分子水凝膠材料的方法。

因此，本專利利用聚多肽與DNA分子這兩類性能優良的可降解生物高分子作為主要構筑單元組分構建雜化超分子水凝膠材料，能夠充分利用上述兩者在結構與性質上的優勢，賦予雜化材料更多的性能。

發明內容

本發明提供了一種通過苯丙氨酸與聚乙二醇末端羥基進行偶聯反應的方法對聚乙二醇(PEG)端基進行改性，獲得大分子引發劑-苯丙氨酸端基化聚乙二醇(NH₂-Phe-PEG₂₂₇-Phe-NH₂)，然后利用其末端氨基引發Lys(Z)-NCA的開環聚合，再經脫保護基團叔丁氧羰基后成功合成得到三嵌段共聚物PLL-b-PEG-b-PLL。進一步利用該三嵌段聚合物中兩端聚賴氨酸中的氨基與DNA分子磷酸二酯鍵骨架中的磷酸基團，在一定的pH條件下，通過正負電荷之間的靜電相互作用，構建雜化交聯網絡結構，從而建立一種構筑雜化超分子水凝膠材料，該雜化超分子水凝膠材料既具有共聚物的生物降解性和DNA的結構單元有序、可控，又由于是通過靜電作用方式結合的雜化超分子而具有瞬態網絡結構的特征，同時解決了傳統使用光引發劑和化學交聯劑帶來的毒性。

本發明的第一方面，涉及一種雜化水凝膠材料的制備方法，由聚多肽-聚乙二醇-聚多肽三嵌段共聚物與魚精DNA以1:(10-20)的電荷摩爾比通過靜電結合制備而成。