巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠及其製備方法和應用的製作方法

2023-11-03 07:15:22 1

專利名稱：巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠及其製備方法和應用。屬於高分子水凝膠技術領域。
背景技術：
水凝膠是一種能夠在水中溶脹，吸收並保持大量水分而又不溶解於水的親水性的網狀高分子溶脹體。水凝膠表面光滑，具有優良的生物相容性。與疏水聚合物相比，親水性的水凝膠同被固定的酶或細胞的相互作用極弱，固定在水凝膠中的生物分子的活性能夠長時間保持。由於水凝膠能夠提供類細胞間質的水性環境，因此被認為是較適宜的細胞支架材料。原位凝膠是指以溶液狀態給藥後立即在用藥部位發生相轉變，形成的非化學交聯的半固體製劑。只需將細胞、各種生長因子等與聚合物水溶液混合，注射到受損傷部位，原位形成凝膠，即可實現細胞的種植、生長因子的控制釋放和提供細胞分化生長的三維空間支架。可注射型溫敏原位凝膠類的醫用植入材料研究適應了微創傷外科技術發展的要求，具有微創傷修復組織缺損或畸形、組織損傷小、不破壞修復區血供、操作簡便易行等優點，在藥物緩釋和組織工程領域日益引人注目。殼聚糖(chitosan，CS)是自然界唯一大量存在的鹼性多糖，是甲殼素的脫乙醯化產物。其價格低廉，具有良好的生物相容性，無免疫原性和生物可降解性等性能，在環境工程、食品、農業、生物技術、化妝品和醫藥等諸多行業得以廣泛的應用。但在一般情況下，殼聚糖只溶於酸性水溶液中，中性或鹼性溶液中可形成類似凝膠的沉澱，該過程與溫度關係不大。但近年來研究發現，通過加入鹼性鹽、含羥基聚合物或對殼聚糖進行衍生化和接枝反應，可得到具有溫度敏感性的殼聚糖基可注射原位凝膠。巰基化殼聚糖不僅提高了殼聚糖的水溶性、殼聚糖凝膠的生物黏附性和藥物對細胞膜的透過性，還可以提供進一步的化學交聯，使殼聚糖水凝膠的力學性能達到較高的水平，克服了通過物理交聯作用形成水凝膠的機械強度弱、凝膠形態保持時間短等問題。中國專利申請號200710058737. 9和200710058738. 3均公開了巰基化殼聚糖水凝膠及其製備方法。該方法製備的水凝膠，不加入任何交聯劑和催化劑，僅利用空氣的氧化作用使經巰基化修飾的殼聚糖因分子內和分子間二硫鍵的生成而形成水凝膠。但是在以上水凝膠的形成中，凝膠的相轉變時間有幾十分鐘到數小時，凝膠時間較長，限制了其在某些領域的應用。 Sakloetsakun D等通過在巰基化殼聚糖水溶液中加入氧化劑，使得凝膠轉變時間縮短到幾分鐘(Duangkamon Sakloetsakun, et al. Biomaterial，2009，30 (31)，6151-6157)，但是由於氧化劑(例如(NH4)2S2O8)形成自由基和其強氧化性的特點，會引入一定的細胞毒性，因此它的應用性會受到限制。

發明內容
本發明的目的在於提供一種巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠及其製備方法和應用。所述的巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠具有良好生物的相容性、可降解性及較高機械強度性；其製備過程簡單；用於載藥、固定酶、細胞培養及組織工程等。本發明是通過以下技術方案加以實現的，一種巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠， 其特徵在於，是由質量含量為0. 5 10%的巰基化殼聚糖(A)、質量含量為1 30%的甘油磷酸鈉(B)、用量為巰基化殼聚糖中巰基摩爾量的0 0. 5倍的(甲基)丙烯酸酯基聚合物 (C)及其餘為水所形成的巰基化殼聚糖-甘油磷酸鈉_(甲基)丙烯酸酯基聚合物(A-B-C) 三元溫敏原位水凝膠，或形成的巰基化殼聚糖-甘油磷酸鈉(A-B) 二元溫敏原位水凝膠。上述的巰基化殼聚糖(A)選自於殼聚糖的數均相對分子質量為20 IOOOkDa和巰基化度為25 llOOymol/g的巰基乙酸改性殼聚糖、半胱氨酸改性殼聚糖、N-乙醯半胱氨酸改性殼聚糖、2，3-二巰基丁二酸改性殼聚糖、硫代乙酸醇改性殼聚糖、2-亞氨基硫雜環戊烷改性殼聚糖和，3' - 二硫代二丙酸改性殼聚糖。上述的甘油磷酸鈉(B)選自於α-甘油磷酸鈉、β-甘油磷酸鈉及α-甘油磷酸鈉和β-甘油磷酸鈉的混合物。上述的(甲基)丙烯酸酯基聚合物(C)選自於數均相對分子質量為0.258 6. OkDa的聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，或選自於數均相對分子質量為 2. 20 14. 60kDa的泊洛沙姆二丙烯酸酯和泊洛沙姆二甲基丙烯酸酯。上述的巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠的製備方法，其特徵在於包括以下過程 按水溶液中巰基化殼聚糖(A)質量含量為0. 5 10%、甘油磷酸鈉(B)質量含量為1 30%以及(甲基)丙烯酸酯基聚合物(C)摩爾量為巰基化殼聚中的巰基摩爾量的0 0. 5 倍計，首先將甘油磷酸鈉加入去離子水中，然後再加入巰基化殼聚糖和(甲基)丙烯酸酯基聚合物，攪拌均勻後，在溫度10 50°C形成巰基化殼聚糖-甘油磷酸鈉_(甲基)丙烯酸酯基聚合物(A-B-C)三元溫敏原位水凝膠，或形成巰基化殼聚糖-甘油磷酸鈉(A-B) 二元溫敏原位水凝膠。上述的巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠，或上述方法製備的巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠的應用，以該水凝膠與藥物、蛋白質、多肽、多糖、酶或細胞組合形成液體狀態組合物，通過溫度變化形成凝膠，用於控制藥物釋放，控制酶、細胞的固定和培養。本發明的優點在於，所提出的溫敏原位水凝膠能夠在體內生物降解，降解產物無毒無害，該水凝膠具有吸水性、通透性和生物相容性，是一類新型的天然高分子溫敏水凝膠材料，操作簡單方便，具有廣泛的生物醫學和其它方面的用途，或為藥物的注射定位給藥製劑和藥物的控制釋放提供適宜的給藥系統和給藥方法，也或為酶固定、細胞培養、組織工程等提供凝膠基質和有效手段，以及為食品、保健品等領域的各種水溶液或水狀液體系的凝膠化提供適宜的材料和技術。


圖1是實施例2所製得的A-B-C的水溶液試樣的照片。圖2是實施例2所製得的A-B-C溫敏性原位水凝膠試樣的照片。圖3是圖2中A-B-C溫敏性原位水凝膠試樣移出試管後的照片。圖4是實施例2製得的A-B-C溫敏性原位水凝膠的SEM照片。圖5是以實施例2製得的A-B-C溫敏性原位水凝膠分別載有質量含量為0. 5%, 1%、2%的牛血清白蛋白後，在不同時間內釋放牛血清白蛋白曲線圖。
圖6是以實施例5製得的A-B溫敏性原位水凝膠分別載有質量含量為0. 5 %、1 %、 2%的牛血清白蛋白後，在不同時間內釋放牛血清白蛋白曲線圖。
具體實施例方式下面再以實施例對本發明進一步加以說明。實施例1 將1.08g β-甘油磷酸鈉粉末⑶溶於IOmL雙蒸水中，配製成10. 8% β-甘油磷酸鈉水溶液，將40mg殼聚糖數均相對分子質量為50kDa且巰基化度為250 μ mol/g的巰基乙酸改性殼聚糖(A)和5 μ mol數均相對分子質量為0. 258kDa的聚乙二醇二丙烯酸酯(C) 溶於960mg的β-甘油磷酸鈉水溶液中，製成巰基化殼聚糖濃度為4% (w/w)的A-B-C三元水溶液，在34 36°C時，該水溶液形成A-B-C三元溫敏原位水凝膠，標記為「膠1 」。實施例2 裝置與操作同實施例1，將0.216g β-甘油磷酸鈉粉末溶於IOmL雙蒸水中，配製成2% β -甘油磷酸鈉水溶液，將40mg殼聚糖數均相對分子質量為50kDa且巰基化度為 250 μ mol/g的巰基乙酸改性殼聚糖和2. 5 μ mol數均相對分子質量為0. 7kDa的聚乙二醇二丙烯酸酯溶於960mg的β-甘油磷酸鈉水溶液中，製成巰基化殼聚糖濃度為4% (w/w)的 A-B-C水溶液，在35 37°C時，該水溶液形成A-B-C三元溫敏原位水凝膠，標記為「膠2」。實施例3 裝置與操作同實施例1，將1.08g β-甘油磷酸鈉粉末溶於IOmL雙蒸水中，配製成10% β -甘油磷酸鈉水溶液，將40mg殼聚糖數均相對分子質量為50kDa且巰基化度為 250 μ mol/g的巰基乙酸改性殼聚糖和2. 5 μ mol數均相對分子質量為2. OkDa的聚乙二醇二丙烯酸酯溶於960mg的β-甘油磷酸鈉水溶液中，製成巰基化殼聚糖濃度為4% (w/w)的 A-B-C水溶液，在23 24°C時，該水溶液形成A-B-C三元溫敏原位水凝膠，標記為「膠3」。實施例4 裝置與操作同實施例1，將0. 108g α-甘油磷酸鈉粉末溶於IOmL雙蒸水中，配製成1 % α -甘油磷酸鈉水溶液，將IOOmg殼聚糖數均相對分子質量為20kDa且巰基化度為 1100 μ mol/g的巰基乙酸改性殼聚糖和1. 1 μ mol數均相對分子質量為6. OkDa的聚乙二醇二丙烯酸酯溶於900mg的α-甘油磷酸鈉水溶液中，製成巰基化殼聚糖濃度為10% (w/w) 的A-B-C水溶液，在24 26 °C時，該水溶液形成A-B-C三元溫敏原位水凝膠，標記為「膠4」。A-B-C三元溫敏原位水凝膠中的A、B、C組分可以有多種不同組成，如表1所示。表IA-B-C三元溫敏原位水凝膠的組成
權利要求
1.一種巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠，其特徵在於，是由質量含量為0. 5 10%的巰基化殼聚糖、質量含量為1 30%的甘油磷酸鈉、用量為巰基化殼聚糖中巰基摩爾量的 0 0. 5倍的(甲基)丙烯酸酯基聚合物及其餘為水所形成的巰基化殼聚糖-甘油磷酸鈉_(甲基)丙烯酸酯基聚合物三元溫敏原位水凝膠，或形成的巰基化殼聚糖-甘油磷酸鈉二元溫敏原位水凝膠。
2.按權利要求1所述的巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠，其特徵在於，巰基化殼聚糖選自於殼聚糖的數均相對分子質量為20 IOOOkDa和巰基化度為25 1100 μ mol/g的巰基乙酸改性殼聚糖、半胱氨酸改性殼聚糖、N-乙醯半胱氨酸改性殼聚糖、2，3-二巰基丁二酸改性殼聚糖、硫代乙酸醇改性殼聚糖、2-亞氨基硫雜環戊烷改性殼聚糖和3，3' -二硫代二丙酸改性殼聚糖。
3.按權利要求1所述的巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠，其特徵在於，甘油磷酸鈉選自於α-甘油磷酸鈉、β-甘油磷酸鈉及α-甘油磷酸鈉和β「甘油磷酸鈉的混合物。
4.按權利要求1所述的巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠，其特徵在於，(甲基)丙烯酸酯基聚合物選自於數均相對分子質量為0. 258 6. OkDa的聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，或選自於數均相對分子質量為2. 20 14. 60kDa的泊洛沙姆二丙烯酸酯和泊洛沙姆二甲基丙烯酸酯。
5.一種製備權利要求1所述的巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠的方法，其特徵在於包括以下過程按水溶液中巰基化殼聚糖質量含量為0. 5 10%、甘油磷酸鈉質量含量為 1 30%、以及(甲基)丙烯酸酯基聚合物摩爾含量為巰基化殼聚中的巰基摩爾量的0 0.5倍計，首先將甘油磷酸鈉加入去離子水中，然後再加入巰基化殼聚糖和(甲基)丙烯酸酯基聚合物，攪拌均勻後，在溫度10 50°C形成巰基化殼聚糖-甘油磷酸鈉_(甲基)丙烯酸酯基聚合物三元溫敏原位水凝膠，或形成巰基化殼聚糖_甘油磷酸鈉二元溫敏原位水凝膠。
6.以按權利要求1所述的巰基化殼聚糖基溫敏性原位水凝膠，或以按權利要求5所製備的巰基化殼聚糖基溫敏性原位水凝膠的應用，該水凝膠與藥物、蛋白質、多肽、多糖、酶或細胞組合形成液體狀態組合物，通過溫度變化形成凝膠，用於控制藥物釋放，控制酶、細胞的固定和培養。
全文摘要
本發明公開了一種巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠及其製備方法和應用。該巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠是由質量含量為0.5～10％的巰基化殼聚糖、質量含量為1～30％的甘油磷酸鈉、用量為巰基化殼聚糖中巰基摩爾量的0～0.5倍的(甲基)丙烯酸酯基聚合物及其餘為水所形成的三元或二元溫敏原位水凝膠；其製備方法是將巰基化殼聚糖、甘油磷酸鈉、(甲基)丙烯酸酯基聚合物配製水溶液，攪拌均勻，在10～50℃原位形成水凝膠；該巰基化殼聚糖基溫敏原位水凝膠具有吸水性、通透性、良好生物相容性、可生物降解性和較高機械強度，操作簡單方便，具有廣泛的生物醫學和其它方面的用途。
文檔編號A61K47/36GK102241837SQ20111015131
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月8日 優先權日2011年6月8日
發明者董岸傑, 鄧聯東, 陳晨 申請人:天津大學