[發明專利]可水解降解的POSS-PEG雜化水凝膠及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201711287789.3
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108164713B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 盧翠芬;李鶴玲;沈金瑞;陳祖興;楊桂春;聶俊琦;王飛翼
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;A61L27/18;A61L27/52;A61L27/58;C12N5/00;C12N5/071
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳薇

本發明屬于水凝膠高分子材料領域，具體涉及一種可水解降解的POSS?PEG雜化水凝膠及其制備方法和用途。該方法包括步驟：1)4?arm?PEG?MAL與POSS?SH在溶劑中通過Michael加成反應得到POSS?PEG預聚物；2)將POSS?PEG預聚物與PEG?SH溶于弱堿性緩沖液中得到預成膠溶液，將所述預成膠溶液在反應溫度下通過Michael加成交聯聚合得到可水解降解的POSS?PEG雜化水凝膠。本發明得到的水凝膠成膠速度快、力學強度好、生物相容性好、無毒且能夠水解降解，是一種具有發展潛力的組織工程支架材料。

技術領域

本發明屬于水凝膠高分子材料領域，具體涉及一種可水解降解的POSS-PEG雜化水凝膠及其制備方法和用途。

背景技術

聚乙二醇(PEG)水凝膠是一類能夠吸收并保有大量水分的聚合物，PEG具有良好的生物相容性、無毒、免疫原性低等特點，可通過腎排出體外，經過美國FDA認可，是非常有吸引力的潛在的組織工程支架和藥物運輸材料。目前所報道的PEG水凝膠大多是通過Michael加成聚合或自由基引發聚合得到。自由基引發聚合的主要缺點是自由基交聯會大大減少封裝體內細胞生存能力，并且原位交聯的水凝膠在體內的傳輸也是不靈便的。相比之下，Michael加成聚合避免了使用細胞毒性的自由基和紫外線，而是需要一個親核的緩沖試劑，如三乙醇胺(TEA)或N-2-羥乙基哌嗪-N'-2-乙磺酸(HEPES)來促進反應。

PEG水凝膠的降解性可以通過引入可水解、酶解或者其他降解方式的分子來實現。而且可以通過(i)改變PEG分子量或者濃度，(ii)形成雙網絡結構，(iii)引入“無機”或者“有機-無機”增強劑的方法達到可控的機械強度。而有機-無機雜化材料是近年來熱門研究的新型高性能材料，受到許多材料、化學研究者的青睞。

多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)是一種分子水平上的納米雜化材料，分子尺寸在1～3nm之間，由核心的Si-O-Si鍵組成的無機骨架和外圍的有機取代基組成有機-無機雜化結構，外圍的有機取代基賦予了POSS良好的分子設計性。POSS在對聚合物韌性、熱性能和力學性能上有很好的改善，同時，POSS無毒無味，具有良好的生物相容性，被認為是新一代生物醫用材料。但是，由于POSS的疏水性，目前研究的POSS雜化水凝膠都是在有機溶劑(如甲苯，四氫呋喃(THF)，二甲基亞砜(DMSO)等)或者混合溶劑中(如丙酮與水的混合溶劑)進行成膠，而有機溶劑會降低水凝膠3D包埋的生物細胞的活性，這樣大大局限了POSS雜化水凝膠在生物材料上的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種可水解降解的POSS-PEG雜化水凝膠及其制備方法和用途。本發明通過調控巰基多面體低聚倍半硅氧烷(POSS-SH)在POSS-PEG雜化水凝膠中的質量分數獲得性能(孔隙大小、機械強度、溶脹性、降解率)可控的水凝膠。本發明得到的水凝膠成膠速度快、力學強度好、生物相容性好、無毒且能夠水解降解，是一種具有發展潛力的組織工程支架材料。

本發明所提供的技術方案如下：

一種可水解降解的POSS-PEG雜化水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

1)4-arm-PEG-MAL與POSS-SH在溶劑中通過Michael加成反應得到POSS-PEG預聚物；

2)將POSS-PEG預聚物與交聯劑PEG-SH溶于弱堿性緩沖液中得到預成膠溶液，將所述預成膠溶液在反應溫度下通過Michael加成交聯聚合得到可水解降解的POSS-PEG雜化水凝膠。

上述技術方案通過馬來酰亞氨基功能化的四臂聚乙二醇(4-arm-PEG-MAL)、POSS-SH和PEG-二巰基丙酯(PEG-SH)可以合成得到POSS-PEG雜化水凝膠。

上述反應過程由如下反應式表示：

具體的，POSS-SH與4-arm-PEG-MAL的質量百分比大于零且小于等于4％。