[發明專利]一種硫辛酸基水凝膠及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111263338.2
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN114058014B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 成一龍;杜佳強;宋小凡
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C08G75/14
• 分類號: C08G75/14;C08G75/00;A61L15/26;A61L15/42;A61L15/44;A61L24/04;A61L24/00;A61L27/18;A61L27/52;A61L27/50;A61L27/54
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈;李玉娜

本發明公開了高分子水凝膠技術領域的一種硫辛酸基水凝膠及其制備方法和應用。本發明將硫辛酸單體和堿性溶液混合后于30～80℃反應0.5～6h，硫辛酸單體經過開環聚合形成線性聚合物，硫辛酸聚合物側鏈上的羧基之間通過氫鍵作用形成具有多功能的生物醫用高分子水凝膠材料硫辛酸基水凝膠。本發明制備方法不用引發劑引發，通過熱引發產生自由基，然后通過開環聚合構建多功能生物醫用水凝膠材料，制備過程不需要有機溶劑多步合成，操作簡單、安全性高，選用的硫辛酸原料廉價易得、細胞毒性小。此外，由于硫辛酸具有優異的抗氧化功能，該水凝膠在皮膚傷口修復、脊椎神經損傷修復和紫外線屏蔽等方面具有一定的應用前景。

技術領域

本發明屬于高分子水凝膠技術領域，尤其涉及一種硫辛酸基水凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

活性氧自由基(ROS)對人體各項機能的調節具有重要的意義。正常情況下，人體對ROS的調控有成熟的平衡機制，如通過體內的氧化酶與抗氧化酶表達的動態平衡來實現體內ROS穩態，但這一過程容易受到各種內源或者外源因素的影響。人體自身具有相應的抗氧化機制，如依賴體內的酶促和非酶促抗氧化劑直接清除過量游離ROS或阻斷ROS生成的鏈式反應，但其調控能力有限，在ROS過度表達時無法實現對過量ROS的完全清除。而超過正常水平的ROS表達可能通過與蛋白質、脂質、核酸等生物活性分子的相互作用導致細胞器功能異常、細胞衰老凋亡及細胞行為紊亂，從而引起炎癥性疾病、組織和器官損傷甚至引發癌癥。在日常生活中，人體大多依賴膳食攝入外源性抗氧化劑，而消化道的復雜環境會影響抗氧化劑的口服吸收效率和其供給持續性，所以飲食攝入的抗氧化劑不足以成為解決自由基過剩問題的主要策略，從而不能取得良好的抗氧化效果。人體抗氧化系統主要由酶促抗氧化和非酶促抗氧化系統組成。酶促抗氧化系統主要由超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)等人體自身產生的具有抗氧化作用的活性酶組成，這類活性酶的活性與不同種類的微量元素含量密切相關。目前已有相關文獻報道通過調控抗氧化酶活性來平衡活性氧水平，但這方面研究并不成熟，也不能取得良好的抗氧化效果。

硫辛酸是一種天然存在的抗氧化小分子，是動物進行有氧代謝必不可少的輔酶，可以用來制作治療動物糖尿病的藥物或膳食補充劑。近年來，在高分子領域關于硫辛酸的研究，目前已經取得了一些進展。由于硫辛酸具有較強的五元環張力和較低的動態二硫鍵鍵能，因此容易被激活，在高濃度下可以發生動態共價開環聚合，形成聚合物鏈。華東理工大學田禾院士和曲大輝教授研究團隊利用天然小分子硫辛酸單體具有低熔點的特性，使用無溶劑直接熔融法實現了單體粉末到無定型氫鍵網絡的高性能超分子彈性體的一步轉化。該材料制備方法極其簡單，具有優異的延展性、快速自修復性、可逆粘附性(Sci.Adv.2018,4,eaat8192)。為了實現小分子硫辛酸的有序自組裝，該團隊人員進一步挖掘該天然小分子結構的內在特點，實現了從天然小分子硫辛酸直接一步轉化為結構有序的超分子聚合物網絡。作者將蒸發誘導自組裝技術用于構建具有高結晶度層狀結構的聚硫辛酸鈉材料，并將該材料應用于濕度致動器以及可回收高分子等領域(J.Am.Chem.Soc.2019,141,12804)。隨后，該團隊受到聚硫辛酸鈉材料中含有高強度離子鍵的啟發，在上述體系和研究方法的基礎上，在聚硫辛酸獨特的無溶劑動態氫鍵網絡中，構建了兼具高楊氏模量、高機械延展性、室溫自修復、可重復加工回收性等性能的超分子聚合物材料，該工作作為前期開創性工作的延伸，進一步推動了聚硫辛酸自修復聚合物的性能改善和機理研究(Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,5278)。根據上述硫辛酸聚合的特點，東華大學武培怡教授課題組在聚合體系中引入離子液體，通過濃度誘導其自發開環聚合，有效穩定了聚硫辛酸的鏈構象，阻止了其閉環解聚行為，從而得到了具有廣泛可調的機械和導電性能，自愈性以及類組織應變適應性的超拉伸離子凝膠(Adv.Funct.Mater.2021,2101494)。雖然上述研究對硫辛酸的聚合做了初步的報道，但是所得到的聚合物材料其彈性模量和生物體軟組織相差較大，并不適用于生物組織，無法發揮硫辛酸的生物功能。目前已報道的水凝膠材料往往需要多步有機合成，易造成對環境的污染且制備流程復雜，在生物醫用方面受到一定的限制。

發明內容