基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠及其製備方法和應用的製作方法

2023-04-25 13:15:11

專利名稱：基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及水凝膠領域，更加具體地說，涉及具有藥物和基因釋放雙功能的高強度水凝膠及其製備方法，即β _環糊精和2-乙烯基-4,6- 二氨基-1,3, 5- 二嗪共聚物(PCD-co-PVDT )水凝膠的製備以及對其作為藥物載體和基因載體性能的研究。
背景技術：
水凝膠是一類以水為分散介質，在水中能夠吸收大量的水分並能夠保持其原有結構而不被溶解的具有三維網絡結構的聚合物。同時，還具有良好的水滲透性，生物相容性，固作為人體植入物可以減少不良反應。因而水凝膠被作為優良的生物醫用材料得到廣泛應用。但是，對於傳統的水凝膠，較差的機械性能限制了其作為生物材料尤其是力學器件的應用。近年來，有很多研究者致力於改善水凝膠的力學性能，例如雙網絡凝膠(J.P.Gong，Y.Katsuyama, T.Kurokawa, Y.0sada, Double-Network Hydrogels with Extremely HighMechanical Strength.Adv.Mater.15 (2003) 1155-1158)、滑環凝膠、納米複合材料凝膠、四臂-聚乙二醇凝膠、大分子微球複合凝膠、偶極-偶極增強凝膠、離子/共價交聯凝膠和疏水的薄層狀複合凝膠等。這些文獻報導的技術主要是致力於增強水凝膠的強度，如拉伸、壓縮、延展性和斷裂能等。最近，文獻報導了一系列基於二氨基三嗪氫鍵的高強度凝膠(L.Tang, ff.Liu, G.Liu, High-Strength Hydrogels with Integrated Functions ofH-bonding and Thermoresponsive Surface-Mediated Reverse Transfection and CellDetachment Adv.Mater.22 (2010) 2652-2656)。二氛基三嚷殘基內可以形成氧鍵，導致水凝膠機械強度增加；同時在其表面二氨基三嗪組分能夠結合質粒DNA，用於反向轉染或基質-介導的基因轉染。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種既可以載藥又能載基因的水凝膠，具體為合成的帶有雙鍵的β -環糊精和2-乙烯基-4，6- 二氨基-1，3，5-三嗪的共聚物(PCD-co-PVDT)，該水凝膠具有較高的抗拉伸和抗壓縮能力，以及良好的生物相容性。以布洛芬(IBU)為疏水性模型藥物研究了 PCD-co-PVDT水凝膠的藥物釋放性能，同時考察了其吸附質粒DNA轉染細胞的能力。本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現:一種聚乙二醇修飾的β -環糊精單體交聯的高強度水凝膠(基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠)，由2-乙烯基-4，6- 二氨基-1，3，5-三嗪(VDT)和帶有雙鍵的β -環糊精通過自由基聚合共聚而成，將這兩種單體和引發劑溶解在溶劑中，通過引發劑引發它們分子上的不飽 和鍵，通過自由基聚合反應製備出水凝膠。其製備方法，包括以下步驟:首先，合成聚乙二醇修飾的β -環糊精交聯劑。採用N，N』 -羰基二咪唑活化聚乙二醇甲基丙烯酸酯(Mn=526，即PEG526MA)，然後加入β -環糊精反應至少24小時，將反應
後的混合物通過透析和凍幹得到目標產物PEG526MA- β -⑶，其反應機理如下化學反應方程
式所示:
權利要求
1.基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠，其特徵在於，由2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪和帶有雙鍵的β -環糊精通過自由基聚合共聚而成，將這兩種單體和引發劑溶解在溶劑中，通過引發劑引發它們分子上的不飽和鍵，在隔絕氧氣的條件下通過自由基聚合反應製備出水凝膠。
2.根據權利要求1所述的基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠，其特徵在於，所述帶有雙鍵的環糊精按照下述步驟進行製備:採用N，N』 -羰基二咪唑活化聚乙二醇甲基丙烯酸酯，然後加入β -環糊精反應至少24小時，將反應後的混合物通過透析和凍幹製得。
3.根據權利要求2所述的基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠，其特徵在於，在製備帶有雙鍵的環糊精的過程中，所述聚乙二醇甲基丙烯酸酯Μη=526，Ν，Ν』 -羰基二咪唑和聚乙二醇甲基丙烯酸酯的質量比為1:1，聚乙二醇甲基丙烯酸酯與β-環糊精的投料摩爾比為(4-6 ):1，反應溫度為20-25 °C，反應時間優選24-30小時，採用二甲基亞碸為反應溶劑，產率為50%-70%。
4.根據權利要求1所述的基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠，其特徵在於，所述2-乙烯基-4，6- 二氨基-1，3，5-三嗪和帶有雙鍵的β -環糊精的質量比為(0.5-2):1，引發劑的質量為單體與交聯劑總質量的2%-4%。
5.根據權利要求1所述的基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠，其特徵在於，所述引發劑選擇偶氮二異丁腈或者過氧化苯甲醯，反應時間為l_5h。
6.根據權利要求1所述的基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠，其特徵在於，所述引發劑選擇1-[4-(2- 羥乙氧基)-亞苯基]-2-羥基-2' ,2' -二甲基乙酮、甲基乙烯基酮或者安息香，反應時間為30min-lh。
7.基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠的製備方法，其特徵在於，按照下述步驟進行: (1)採用N，N』-羰基二咪唑活化聚乙二醇甲基丙烯酸酯，然後加入β-環糊精反應至少24小時，將反應後的混合物通過透析和凍幹製得帶有雙鍵的β -環糊精； (2)將2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪、帶有雙鍵的β -環糊精和引發劑溶解在溶劑中，通過引發劑引發它們分子上的不飽和鍵，在隔絕氧氣的條件下通過自由基聚合反應製備出水凝膠。
8.根據權利要求7所述的基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠的製備方法，其特徵在於，在所述步驟(I)中，所述聚乙二醇甲基丙烯酸酯Μη=526，N，N』 -羰基二咪唑和聚乙二醇甲基丙烯酸酯的質量比為1:1，聚乙二醇甲基丙烯酸酯與β-環糊精的投料摩爾比為(4-6):1，反應溫度為20-25°C，反應時間優選24-30小時，採用二甲基亞碸為反應溶齊[J，產率為50%-70%;在所述步驟(2)中，所述2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪和帶有雙鍵的環糊精的質量比為(0.5-2):1，引發劑的質量為單體與交聯劑總質量的2%-4%。
9.根據權利要求7所述的基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠的製備方法，其特徵在於，在所述步驟(2)中，所述引發劑選擇偶氮二異丁腈或者過氧化苯甲醯，反應時間為l-5h或者所述引發劑選擇1-[4- (2-羥乙氧基)-亞苯基]-2-羥基-2'，2' -二甲基乙酮、甲基乙烯基酮或者安息香,反應時間為30min-lh。
10.如權利要求1所述的基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠在控制藥物釋放領域中的應用，其特徵 在於，所述藥物為疏水性的藥物，如布洛芬。
全文摘要
本發明公開了基於環糊精交聯的二氨基三嗪氫鍵增強水凝膠及其製備方法和應用，由2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪和帶有雙鍵的β-環糊精通過自由基聚合共聚而成，將這兩種單體和引發劑溶解在溶劑中，通過引發劑引發它們分子上的不飽和鍵，通過自由基聚合反應製備出水凝膠。該水凝膠具有較高的抗拉伸和抗壓縮能力，以及良好的生物相容性。
文檔編號C08B37/16GK103172802SQ20131012375
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者劉文廣, 胡秀鳳, 王寧, 劉璐 申請人:天津大學