專利名稱：一種可降解的溫敏性化學(xué)交聯(lián)水凝膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可降解的溫敏性化學(xué)交聯(lián)水凝膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
近二十年來(lái)，基因工程技術(shù)以及相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了多肽和蛋白質(zhì)藥物的發(fā)展。然而，多肽和蛋白質(zhì)藥物在腸胃環(huán)境中容易被降解，并且其半衰期很短。同時(shí)，多肽和蛋白質(zhì)藥物在水中的溶解性及其穩(wěn)定性也是多肽和蛋白質(zhì)藥物面臨的困難。這些都限制了多肽和蛋白質(zhì)藥物的應(yīng)用，而常用的給藥方式大部分不適合于多肽和蛋白質(zhì)藥物。
藥用高分子載體和制劑已經(jīng)發(fā)展多年，此類材料的一大特點(diǎn)是可以降解，即伴隨藥物的釋放而降解，或在藥物釋放完畢后降解。近來(lái)，以聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)以及它們的共聚物(PLGA)為代表的固態(tài)聚酯被用作可降解的可注射或可移植的緩釋載體。Rajeev A.J.等(Eur.J.Pharm.Biopharm.2000，50，257-262)研究了牛心臟細(xì)胞色素C以及骨骼肌紅蛋白模型藥物從可注射的PLGA微粒中的釋放行為。Jiang G.等(J.Control.Release，2002，79，137-145)用PLGA微粒用作載體包埋溶菌霉素，并且研究了其釋放動(dòng)力學(xué)及其體內(nèi)外控釋行為。Wu L.B.等(Biomaterials，2004，25，5821-5830)用PLGA構(gòu)建了多孔支架，并且研究了其體外降解行為。為了改善聚酯的疏水性，許多研究者用聚酯和聚乙二醇或聚氧化乙烯-聚氧化丙烯的縮合物的嵌段共聚物作為緩釋載體。Li Y. P.等(J.Control.Release，2001，71，203-211)運(yùn)用復(fù)乳法制備了PEG-PLGA的共聚物微粒，并且包埋了牛血清白蛋白(BSA)等模型蛋白。不過(guò)由于材料本身的疏水性，使得載藥過(guò)程和載體構(gòu)建中不可避免地用到例如氯仿、二甲基甲酰胺等有毒的有機(jī)溶劑，同時(shí)這些聚合物固體裝置需手術(shù)移植，這必然會(huì)帶來(lái)創(chuàng)傷。
由于水凝膠聚合物網(wǎng)絡(luò)中充斥有大量水分，整個(gè)材料具有流體的性質(zhì)，這與充盈有大量水溶液的機(jī)體組織及其相似，柔軟、潤(rùn)濕的表面以及與組織的親和性大大減少了材料對(duì)周圍組織的刺激，使得水凝膠具有良好的生物相容性，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療和生物技術(shù)等領(lǐng)域。聚氧化乙烯-聚氧化丙烯的縮合物(也稱為波洛沙姆，Poloxamer)已經(jīng)商業(yè)化，并且在臨床上被用作增溶劑。由于其水溶液具有可逆的溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變行為，有作為可注射性藥物控釋載體的可能性。Katakam M.等(J.Control.Release，1997，49，21-26)研究了載有重組人生長(zhǎng)因子rhGH的波洛沙姆溶液注射到小鼠體內(nèi)的控釋行為。雖然波洛沙姆可以通過(guò)注射給藥，但是其生物不可降解并且在體內(nèi)只能存在數(shù)天即被體液稀釋，無(wú)法達(dá)到長(zhǎng)期給藥的效果。Sawhney等(Macromolecules，1993，26，581，[美])制備了聚乙二醇(PEG)的大單體，通過(guò)紫外或可見(jiàn)光引發(fā)聚合，形成化學(xué)交聯(lián)的水凝膠，并進(jìn)一步討論了作為可注射性藥物控釋載體的可能性。但是對(duì)于較大的凝膠，光照穿透能力的局限性，無(wú)法使其交聯(lián)做到均勻，并且此方法對(duì)于紫外光敏感的蛋白質(zhì)藥物并不適用。Jeong B.等(Nature，1997，388，860-862)合成了新型的溫敏性的可注射水凝膠材料，其給藥方式雖然不涉及有毒的有機(jī)溶劑，但是其包藥過(guò)程中溫度必須高于人體溫度。
ReGel是由PLGA-PEG-PLGA兩親性三嵌段共聚物構(gòu)成的溫敏性可降解水凝膠(Zentneret al，J.Control.Release，2001，72，203-215)，它在室溫或低于室溫時(shí)以溶液狀態(tài)存在，溫度升高到人體溫度時(shí)成為凝膠狀態(tài)，并且其溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變行為是可逆的；其水凝膠特點(diǎn)不但可以使包裹的蛋白質(zhì)藥物避免失活，也可以改善疏水的小分子藥物的溶解性能；其給藥方式不涉及任何有毒的有機(jī)溶劑，給藥途徑只須通過(guò)簡(jiǎn)單注射即可以完成，外部創(chuàng)傷??；其水凝膠可以在體內(nèi)存在長(zhǎng)達(dá)數(shù)周，可以作為長(zhǎng)效的緩釋載體；其水凝膠降解產(chǎn)物是人體可吸收的乳酸，羥基乙酸和低分子量的聚乙二醇，具有良好的生物相容性。因此ReGel是一種具有廣泛應(yīng)用前景的可注射水凝膠載體材料。不過(guò)ReGel本身的嵌段共聚物是一種粘性固體，給轉(zhuǎn)移、運(yùn)輸和制劑的制備帶來(lái)極大的不便；同時(shí)ReGel是物理凝膠，不是化學(xué)凝膠；其給藥方式也僅限于大塊凝膠。
水凝膠除可以用于藥物的控釋外，它也是構(gòu)建組織工程細(xì)胞支架的一類獨(dú)特的材料。同預(yù)塑型多孔支架材料相比，可注射性水凝膠具有明顯的優(yōu)越性——通過(guò)注射方法植入體內(nèi)，流動(dòng)性生物材料很容易充滿整個(gè)具有不規(guī)則形狀的缺損部位，手術(shù)創(chuàng)傷性小且操作簡(jiǎn)易。Jeong B.等(Biomacromolecules，2002，3，865-868)用可注射的PLGA-g-PEG水凝膠成功修復(fù)新西蘭白兔受損的軟骨組織。但是由于此類凝膠的強(qiáng)度比較低，僅僅只能用作軟組織、傷口愈合的修復(fù)。美國(guó)發(fā)明專利6,129,761報(bào)道了在改良的多糖類化合物如透明質(zhì)酸、海藻酸鹽水溶液中加入二價(jià)陽(yáng)離子如鈣離子形成水凝膠，在組織工程中充當(dāng)細(xì)胞培養(yǎng)支架作用。但是此類水凝膠中的鈣離子容易與周圍介質(zhì)中的離子進(jìn)行離子交換，且這一過(guò)程很難控制也無(wú)法避免，因而在離子介質(zhì)中容易溶解而失去凝膠特性。瓊脂糖凝膠是一種從海藻中提取的一種天然多糖，具有熱可逆性，在加熱條件下凝膠溶解，但是此類凝膠缺乏足夠強(qiáng)度，而且，與細(xì)胞和周圍組織的黏附性稍差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種具有良好生物相容性的、可降解的溫敏性化學(xué)交聯(lián)水凝膠及其制備方法。該水凝膠不能溶解于水，但是具有溫敏性且可控降解，可廣泛作為藥物緩釋載體或組織工程細(xì)胞培養(yǎng)支架等生物醫(yī)用材料。
本發(fā)明的提出的可降解的溫敏性化學(xué)交聯(lián)水凝膠，是由聚乙二醇(PEG)為親水嵌段、可降解的聚酯為疏水嵌段所組成的溫敏性的兩親性嵌段共聚物為主體，接上可交聯(lián)基團(tuán)而形成的聚合物化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)?；瘜W(xué)交聯(lián)水凝膠的水相為純水或緩沖溶液或體液或組織培養(yǎng)液或其它不以有機(jī)溶劑為主體的溶劑介質(zhì)。
本發(fā)明中，溫敏性的兩親性嵌段共聚物主體中親水嵌段聚乙二醇的平均分子量為300～15000，重量含量為20～75％，疏水嵌段聚酯的重量含量為25～80％本發(fā)明中，疏水嵌段聚酯的平均分子量為200～30000。
本發(fā)明中，聚酯選自聚DL-乳酸、聚L-乳酸、聚羥基乙酸、聚原酸酯、聚ε-己內(nèi)酯、聚ε-烷基取代己內(nèi)酯、聚δ-戊內(nèi)酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酯中的任何一種或其任何形式的共聚物。
本發(fā)明中，嵌段共聚物為BAB或ABA嵌段構(gòu)型的三嵌段共聚物，其中A為親水嵌段，B為疏水嵌段。。
本發(fā)明中，凝膠網(wǎng)絡(luò)可以為滿足上述條件的不同種類嵌段共聚物鏈段混合交聯(lián)而成。
本發(fā)明中，凝膠網(wǎng)絡(luò)中可以包含懸鏈，其中所含懸鏈的末端可以包含功能基團(tuán)。該功能可以是疏水基團(tuán)或親水基團(tuán)。
本發(fā)明中，凝膠形態(tài)可以為微凝膠，其中微凝膠粒徑為5nm～5mm。
本發(fā)明中，親水性的A嵌段和可降解的疏水性B嵌段本身單獨(dú)不具有形成水凝膠的能力，而嵌段共聚物則具有溫度敏感的自發(fā)形成物理水凝膠的特征。所謂物理凝膠，指不通過(guò)化學(xué)交聯(lián)、只通過(guò)溫度等物理參數(shù)的變化而自發(fā)組裝形成的水凝膠，如ReGel等；所謂化學(xué)凝膠，指通過(guò)化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所形成的凝膠。本發(fā)明中的兩親性嵌段共聚物主體具有可逆的溫度敏感物理水凝膠特性，即，其水溶液在溫度變化時(shí)可以發(fā)生可逆的溶膠一凝膠相轉(zhuǎn)變。這樣，主體共聚物進(jìn)一步連接可聚合基團(tuán)變成大單體之后，通過(guò)聚合反應(yīng)所得到的水凝膠既是化學(xué)交聯(lián)的水凝膠，又具有溫度敏感性；原來(lái)物理凝膠體系所具有的溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變?cè)谙鄳?yīng)的化學(xué)凝膠中成為膨脹-收縮的體積相變。此外，這里的疏水性嵌段既貢獻(xiàn)了最終材料的可降解性，又對(duì)導(dǎo)致材料的溫度敏感性是不可缺少的。
本發(fā)明還提出上述可降解的溫敏性化學(xué)交聯(lián)水凝膠的制備方法，其步驟為(1)首先通過(guò)熱縮合或開(kāi)環(huán)聚合制備由聚乙二醇(PEG)為親水嵌段、可降解的聚酯為疏水嵌段所組成的溫敏性的兩親性嵌段共聚物。其中開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)采用的催化劑為異辛酸亞錫、氫化鈣或鋅粉等。該親水性的A嵌段和可降解的疏水性B嵌段本身單獨(dú)不具有形成水凝膠的能力，而嵌段共聚物則具有溫度敏感的自發(fā)形成水凝膠的特征；(2)具有可聚合基團(tuán)、可以通過(guò)聚合反應(yīng)變?yōu)楦叻肿拥膯卧Q為單體，大部分聚合物單體本身為小分子；所謂大分子單體，指本身分子量較高、且具有可聚合基團(tuán)的大分子單體。在上述共聚物分子主鏈末端接上可聚合基團(tuán)，得到大分子單體；(3)配制大分子單體溶液，通過(guò)聚合反應(yīng)制備得到可降解的溫敏性化學(xué)交聯(lián)水凝膠，其中，大分子單體溶液重量濃度為2～50％，溶液的溶劑為純水、緩沖溶液、人體或動(dòng)植體液、組織培養(yǎng)液、其它不以有機(jī)溶劑為主體的溶劑介質(zhì)。
上述方法中，所述的溫敏性的兩親性嵌段共聚物主體中親水嵌段聚乙二醇的平均分子量為300～15000，重量含量為20～75％，疏水嵌段聚酯的重量含量為25～80％上述方法中，所述疏水嵌段聚酯的平均分子量為200～30000。
上述方法中，所述的聚酯選自聚DL-乳酸、聚L-乳酸、聚羥基乙酸、聚原酸酯、聚ε-己內(nèi)酯、聚ε-烷基取代己內(nèi)酯、聚δ-戊內(nèi)酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酯中的任何一種或其任何形式的共聚物。
上述方法中，所述的大分子單體為兩端接上可聚合基團(tuán)(一般為雙鍵反應(yīng)基團(tuán))的可交聯(lián)的反應(yīng)型大單體，或混有部分只有單個(gè)端基接上可聚合基團(tuán)的大單體，其所占百分比一般為70％以下。
上述方法中，所述的構(gòu)成大分子單體成分之一的可化學(xué)交聯(lián)部分為丙烯酸酯、甲基等烷基取代的丙烯酸酯以及其它丙烯酸酯類的衍生物。
上述方法中，所采用的大分子單體為符合上述條件的不同大單體的混合物。
上述方法中，所述的大分子單體溶液中還可加入水溶性的氧化還原引發(fā)劑，該引發(fā)劑為過(guò)硫酸鹽、過(guò)氧化氫和亞鐵鹽、過(guò)硫酸鹽和亞鐵鹽、過(guò)硫酸鹽和硫代硫酸鹽，其用量為大分子單體溶液重量的0.01～8％，聚合反應(yīng)溫度為1～80℃。
上述方法中，所述聚合反應(yīng)可采用懸浮或反相懸浮聚合技術(shù)，得到大分子單體溶液液滴，液滴聚合可以得到凝膠微粒。懸浮與反相懸浮的區(qū)別是屬于水包油的方式還是油包水的方式。
上述方法中，所述的懸浮和反相懸浮聚合中的大分子單體溶液重量用量為5～49％。
上述方法中，所述的懸浮和反相懸浮聚合中除了采用上述水溶性的引發(fā)劑以外，也可以采用油溶性的引發(fā)劑，包括過(guò)氧化苯甲酰、異丙苯過(guò)氧化氫、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈。引發(fā)劑用量為大分子單體溶液重量的0.1～8％。
上述方法中，所述的懸浮和反相懸浮聚合中的乳化劑為脫水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯、聚乙烯醇、烷基酚基聚醚醇、聚氧乙烯脂肪酸和聚氧乙烯脂肪酸醚，其重量用量為5％～45％。
上述方法中，所述的懸浮和反相懸浮聚合的反應(yīng)溫度為35～95℃，攪拌速率為100～2000轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時(shí)間為0.5～6小時(shí)。
上述方法所制備的大單體主要為兩端含可聚合基團(tuán)的大單體，但也可以部分包括一端含可聚合基團(tuán)的大單體。由于可以部分包含一端含可聚合基團(tuán)的大單體，或者由于兩端含可聚合基團(tuán)的大單體在聚合過(guò)程中轉(zhuǎn)化率未達(dá)到100％或者凝膠含量未達(dá)到100％，均可能在最終得到的凝膠網(wǎng)絡(luò)中包含部分懸鏈，即，原來(lái)的大分子單體只有一端直接連在凝膠網(wǎng)絡(luò)上面。
單端含可聚合基團(tuán)的大單體的另外一端可以包含功能基團(tuán)。所得到的凝膠網(wǎng)絡(luò)中懸鏈的末端因而也可以包含功能基團(tuán)。其中功能基團(tuán)為親水或疏水的基團(tuán)。
本發(fā)明具有如下特點(diǎn)本發(fā)明所述親水性的A嵌段和可降解的疏水性B嵌段本身單獨(dú)不具有形成水凝膠的能力，而嵌段共聚物則具有溫度敏感的自發(fā)形成水凝膠的特征。進(jìn)一步變?yōu)榛瘜W(xué)交聯(lián)的水凝膠以后，在不同溫度下的凝膠形態(tài)得以保持，且可以制成凝膠微粒等形式。
本發(fā)明提出的水凝膠不能溶解于水(化學(xué)交聯(lián))，但是具有溫敏性和可降解性。
本發(fā)明提出的水凝膠完全由合成高分子材料構(gòu)成，采用生物相容性良好的嵌段共聚物為主體。
本發(fā)明提出的水凝膠在體內(nèi)的降解速度可以通過(guò)控制共聚聚酯種類和化學(xué)組成不同及其聚酯鏈段的長(zhǎng)短等因素來(lái)調(diào)節(jié)。
本發(fā)明提出的可降解的溫敏性的化學(xué)交聯(lián)水凝膠是在常壓、常溫(室溫)、水溶液中實(shí)現(xiàn)的，可作為可注射的水凝膠；而其微凝膠，不但可以利用其溫敏性，先制備微粒，后包裹藥物，從而使蛋白質(zhì)藥物避免有機(jī)溶劑和高溫，而且使劑型多樣化，可以實(shí)現(xiàn)多種途徑給藥。
凝膠不帶電荷，凝膠的降解主要為水解。
本發(fā)明提出的水凝膠中，其聚合物組合物反應(yīng)技術(shù)成熟，后處理簡(jiǎn)單，有利于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
本發(fā)明提出的水凝膠具有良好的吸水性、通透性、生物相容性、可降解性和溫敏性，還可以引入末端功能基團(tuán)，是一類新型的人工合成的高分子水凝膠材料，在生物醫(yī)學(xué)和其它方面具有廣泛的用途。例如，可作為藥物緩釋載體或組織工程細(xì)胞培養(yǎng)支架等生物醫(yī)用材料。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明，但不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1在250ml三口燒瓶中加入20g聚乙二醇(1500)，然后加入DL-丙交酯34.2g和乙交酯6.45g，真空下加熱使其完全熔融之后，加入50mg異辛酸亞錫，油浴升溫到150℃反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)完畢，把初產(chǎn)物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到BAB型嵌段共聚物(A與B分別表示親水嵌段和可降解的疏水嵌段)，產(chǎn)率約為85％。然后在氬氣氣氛下，在250ml三口瓶中加入10g的嵌段共聚物，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入與丙烯酰氯等摩爾的無(wú)水三乙胺，攪拌均勻；然后冰水浴中由恒壓漏斗滴加丙烯酰氯(同嵌段共聚物摩爾比為4/1)與二氯甲烷混合溶液30ml，幾小時(shí)內(nèi)滴加完畢；撤去冰水浴在室溫下繼續(xù)反應(yīng)8小時(shí)。最后過(guò)濾，用大量無(wú)水乙醚沉淀，得到大分子單體A’，產(chǎn)率75％左右。在重量濃度為20％的大單體A’水溶液中，加入重量濃度為1％的氧化還原引發(fā)劑過(guò)硫酸銨，在37℃下化學(xué)交聯(lián)，得到水凝膠。該水凝膠在37℃去離子水中達(dá)到溶漲平衡后，其重量溶漲比為1.7；溫度降低到4℃之后，再等其溶漲平衡后，其重量溶漲比為8.4。
實(shí)施例2在氬氣氣氛下，在250ml三口瓶中加入一端為羥基另一端為甲基丙烯酸酯的功能化的聚乙二醇(500)20g、DL-丙交酯13.1g、乙交酯5.02g及異辛酸亞錫50mg，150ml無(wú)水甲苯溶液溶解，攪拌下于120℃反應(yīng)24小時(shí)，然后降低溫度到60℃，加入偶聯(lián)劑己二異氰酸酯，繼續(xù)反應(yīng)7小時(shí)。反應(yīng)完畢，減壓除去甲苯，初產(chǎn)物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到ABA型的大分子單體B’，產(chǎn)率約為80％。在重量濃度為20％的大單體B’水溶液中，加入重量濃度為1％的氧化還原引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀，在37℃下化學(xué)交聯(lián)，得到水凝膠。該水凝膠在37℃去離子水中達(dá)到溶漲平衡后，其重量溶漲比為1.4；溫度降低到4℃之后，再等其溶漲平衡后，其重量溶漲比為6.5。
實(shí)施例3在含有大單體A’和大單體B’的水溶液中，其中重量百分比濃度分別為10％和15％，加入過(guò)硫酸鉀作為引發(fā)劑，四甲基乙二胺作為加速劑，在25℃下化學(xué)交聯(lián)，得到水凝膠。該水凝膠在37℃去離子水中達(dá)到溶漲平衡后，其重量溶漲比為2.0；溫度降低到4℃之后，再等其溶漲平衡后，其重量溶漲比為7.1。
實(shí)施例4將實(shí)施例3形成的水凝膠真空干燥至恒重，稱重為W1，將干燥試樣用二氯甲烷抽提72小時(shí)后，再真空干燥至恒重，稱重為W2，其中凝膠含量定義為W2/W1×100％，則實(shí)施例3形成的水凝膠的凝膠含量約為80％。
實(shí)施例5
在氬氣氣氛下，在250ml三口瓶中加入聚乙二醇(1000)20g、L-丙交酯60.5g、1，4-二氧六環(huán)-2-酮(PDO)18.8g及異辛酸亞錫200mg，150ml無(wú)水甲苯溶液溶解，攪拌下于120℃反應(yīng)36小時(shí)。反應(yīng)完畢，減壓除去甲苯，初產(chǎn)物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到BAB型嵌段共聚物，產(chǎn)率約為85％。然后在氬氣氣氛下，在250ml三口瓶中加入10g的嵌段共聚物，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入與丙烯酰氯等摩爾的無(wú)水三乙胺，攪拌均勻；然后冰水浴中由恒壓漏斗滴加丙烯酰氯(同嵌段共聚物摩爾比為4/1)與二氯甲烷混合溶液30ml，幾小時(shí)內(nèi)滴加完畢；撤去冰水浴在室溫下繼續(xù)反應(yīng)8小時(shí)。最后過(guò)濾，用大量無(wú)水乙醚沉淀，得到大分子單體C，產(chǎn)率75％左右。以正庚烷為溶劑，加入Span-60(占正庚烷重量的5％)，升溫到40℃，然后滴加入上述重量百分比濃度為20％的大分子單體C溶液，過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑，每秒1～2滴，最后使得該大單體溶液在正庚烷中重量濃度為20％，攪拌速度為360轉(zhuǎn)/分鐘，1.5小時(shí)后停止攪拌；用篩網(wǎng)過(guò)濾，丙酮、去離子水沖洗后，冷凍干燥，得到粒徑為50μm～150μm的凝膠微粒。
實(shí)施例6在250ml三口燒瓶中加入20g聚乙二醇(10000)，然后加入ε-己內(nèi)酯4.2g和L-丙交酯2.9g，真空下加熱使其完全熔融之后，加入0.5g氫化鈣，油浴升溫到150℃反應(yīng)48小時(shí)。反應(yīng)完畢，把初產(chǎn)物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到BAB型嵌段共聚物，產(chǎn)率約為80％。然后在氬氣氣氛下，在250ml三口瓶中加入10g的嵌段共聚物，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入與甲基丙烯酰氯等摩爾的無(wú)水三乙胺，攪拌均勻；然后冰水浴中由恒壓漏斗滴加甲基丙烯酰氯(同嵌段共聚物摩爾比為4/1)與二氯甲烷混合溶液30ml，幾小時(shí)內(nèi)滴加完畢；撤去冰水浴在室溫下繼續(xù)反應(yīng)8小時(shí)。最后過(guò)濾，用大量無(wú)水乙醚沉淀，得到大分子單體D，產(chǎn)率75％左右。以二甲苯為溶劑，加入Span-60與Tween-80(兩者的重量比為60∶40)的混合表面活性劑(占二甲苯重量的8％)，升溫到70℃，然后滴加入上述重量百分比濃度為20％的大分子單體D溶液，過(guò)硫酸銨和氯化亞鐵為引發(fā)劑，每秒1～2滴，最后使得該大單體溶液在二甲苯中重量濃度為20％，攪拌速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，1.5小時(shí)后停止攪拌；用篩網(wǎng)過(guò)濾，丙酮、去離子水沖洗后，冷凍干燥，得到粒徑為20μm～130μm的凝膠微粒。
實(shí)施例7在250ml三口燒瓶中加入20g聚乙二醇(2000)和48g聚L-乳酸(Mn4580，Mw5970)的混合物，真空下加熱使其完全熔融之后，油浴升溫到150℃縮合反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)完畢，把初產(chǎn)物溶于二氯甲烷溶液中，用大量乙醚沉淀，得到BAB型嵌段共聚物，產(chǎn)率約為85％。然后在氬氣氣氛下，在250ml三口瓶中加入10g的嵌段共聚物，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入等摩爾的甲基丙烯酸，N，N`-二環(huán)己基碳化二亞胺(DCC)和二乙基氨基吡啶(DMAP)(均同嵌段共聚物摩爾比為4/1)攪拌均勻；然后冰水浴中反應(yīng)2小時(shí)，撤去冰水浴在室溫下繼續(xù)反應(yīng)8小時(shí)。過(guò)濾，用大量無(wú)水乙醚沉淀，得到得到大分子單體E，產(chǎn)率75％左右。以環(huán)己烷為溶劑，加入Span-60(占環(huán)己烷重量的10％)，升溫到60℃，然后滴加入上述重量百分比濃度為20％的大分子單體E溶液，過(guò)硫酸鉀和硫代硫酸鈉為引發(fā)劑，每秒1～2滴，最后使得該大單體溶液在正庚烷中重量濃度為20％，攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘，1.5小時(shí)后停止攪拌；用篩網(wǎng)過(guò)濾，丙酮、去離子水沖洗后，冷凍干燥，得到粒徑為0.2～2.5mm的凝膠微粒。
實(shí)施例8在氬氣氣氛下，在250ml三口瓶中加入一端為羥基另一端為甲基丙烯酸酯的功能化的聚乙二醇(750)20g、ε-己內(nèi)酯15g及異辛酸亞錫50mg，150ml無(wú)水甲苯溶液溶解，攪拌下于120℃反應(yīng)24小時(shí)，然后降低溫度到60℃，加入偶聯(lián)劑己二異氰酸酯，繼續(xù)反應(yīng)7小時(shí)。反應(yīng)完畢，減壓除去甲苯，初產(chǎn)物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到ABA型的大分子單體F，產(chǎn)率約為80％。以正庚烷為溶劑，加入Span-60(占正庚烷重量的5％)，升溫到40℃，然后滴加入上述重量百分比濃度為20％的大分子單體F溶液，過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，每秒1～2滴，最后使得該大單體溶液在正庚烷中重量濃度為20％，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘，1.5小時(shí)后停止攪拌；用篩網(wǎng)過(guò)濾，丙酮、去離子水沖洗后，冷凍干燥，得到粒徑為50μm～180μm的凝膠微粒。
實(shí)施例9以正庚烷為溶劑，加入Span-60(占正庚烷重量的5％)，升溫到40℃，然后滴加入含有大單體E和大單體F的水溶液，其重量百分比濃度均為10％，過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑，四甲基乙二胺為加速劑，每秒1～2滴，最后使得該大單體溶液在正庚烷中重量濃度為25％，攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘，1.5小時(shí)后停止攪拌；用篩網(wǎng)過(guò)濾，丙酮、去離子水沖洗后，冷凍干燥，得到粒徑為30μm～150μm的凝膠微粒。
實(shí)施例10在250ml三口燒瓶中加入20g聚乙二醇(15000)，然后加入DL-丙交酯5g，真空下加熱使其完全熔融之后，加入0.2g鋅粉，油浴升溫到150℃反應(yīng)48小時(shí)。反應(yīng)完畢，把初產(chǎn)物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到BAB型嵌段共聚物，產(chǎn)率約為80％。然后在氬氣氣氛下，在250ml三口瓶中加入10g的嵌段共聚物，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入與丙烯酰氯等摩爾的無(wú)水三乙胺，攪拌均勻；然后冰水浴中由恒壓漏斗滴加丙烯酰氯(同嵌段共聚物摩爾比為4/1)與二氯甲烷混合溶液30ml，幾小時(shí)內(nèi)滴加完畢；撤去冰水浴在室溫下繼續(xù)反應(yīng)8小時(shí)。最后過(guò)濾，用大量無(wú)水乙醚沉淀，得到大分子單體G，產(chǎn)率75％左右。以水為溶劑，加入Span-60(占水重量的8％)，升溫到50℃，然后滴加入上述重量百分比濃度為20％的大分子單體G的甲苯溶液，過(guò)氧化苯甲酰為引發(fā)劑，每秒1～2滴，最后使得該大單體溶液在水中重量濃度為15％，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘，1.5小時(shí)后停止攪拌；用篩網(wǎng)過(guò)濾，丙酮、去離子水沖洗后，冷凍干燥，得到粒徑為50μm～180μm的凝膠微粒。
實(shí)施例11在氬氣氣氛下，在250ml三口瓶中加入10g的單端甲氧基聚乙二醇(5000)，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入與丙烯酰氯等摩爾的無(wú)水三乙胺，攪拌均勻；然后冰水浴中由恒壓漏斗滴加丙烯酰氯(同嵌段共聚物摩爾比為4/1)與二氯甲烷混合溶液30ml，幾小時(shí)內(nèi)滴加完畢；撤去冰水浴在室溫下繼續(xù)反應(yīng)8小時(shí)。最后過(guò)濾，用大量無(wú)水乙醚沉淀，得到單端基大分子單體H，產(chǎn)率約為80％。以正庚烷為溶劑，加入Span-60(占正庚烷重量的5％)，升溫到40℃，然后滴加入含有大單體E和單端基大單體H的水溶液，其重量百分比濃度分別為18和2％，過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑，四甲基乙二胺為加速劑，每秒1～2滴，最后使得該大單體溶液在正庚烷中重量濃度為20％，攪拌速度為350轉(zhuǎn)/分鐘，1.5小時(shí)后停止攪拌；用篩網(wǎng)過(guò)濾，丙酮、去離子水沖洗后，冷凍干燥，得到粒徑為50μm～160μm的凝膠微粒。
實(shí)施例12在氬氣氣氛下，在250ml三口瓶中加入10g一端為羥基另一端為甲基丙烯酸酯的功能化的聚乙二醇(750)，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入等摩爾的丁二酸酐和無(wú)水吡啶(同嵌段共聚物摩爾比為4/1)，回流12h；反應(yīng)完畢，過(guò)濾，加大量無(wú)水乙醚沉淀，得到一端為雙鍵另一端為羧基的單端基大分子單體I，產(chǎn)率約為85％。以正庚烷為溶劑，加入Span-60(占正庚烷重量的5％)，升溫到40℃，然后滴加入含有大單體F和一端為雙鍵另一端為羧基的單端基大分子單體I的水溶液，其重量百分比濃度分別為17和3％，過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑，四甲基乙二胺為加速劑，每秒1～2滴，最后使得該大單體溶液在正庚烷中重量濃度為20％，攪拌速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，1.5小時(shí)后停止攪拌；用篩網(wǎng)過(guò)濾，丙酮、去離子水沖洗后，冷凍干燥，得到粒徑為40μm～130μm的凝膠微粒。
實(shí)施例13在4℃條件下，將濃度為20mg/ml的胰島素蒸餾水溶液緩慢滴加在250mg由大分子單體G制備的微凝膠中，直至凝膠微粒達(dá)到溶漲平衡，需要上述胰島素溶液3.4ml。然后將包裹胰島素的微凝膠加入到25ml的PBS溶液中，放置在37℃恒溫水浴中，每隔一定時(shí)間去處5ml溶液，加入5ml新的PBS溶液，以保持總的PBS溶液體積不變。測(cè)定取出溶液中的胰島素濃度，胰島素累積釋放濃度逐步增加，10天后釋放濃度趨于穩(wěn)定，累積釋放量為98.4％。
權(quán)利要求
1.一種可降解的溫敏性的化學(xué)交聯(lián)水凝膠，其特征在于由聚乙二醇為親水嵌段、可降解的聚酯為疏水嵌段所組成的溫敏性的兩親性嵌段共聚物為主體，接上可交聯(lián)基團(tuán)而形成的聚合物化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)交聯(lián)水凝膠，其特征在于所述的溫敏性的兩親性嵌段共聚物主體中親水嵌段聚乙二醇的平均分子量為300～15000，重量含量為20～75％，疏水嵌段聚酯的重量含量為25～80％，并且上述親水性嵌段和疏水性嵌段本身單獨(dú)不具有形成水凝膠的能力，而嵌段共聚物則具有溫度敏感的自發(fā)形成水凝膠的特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)交聯(lián)水凝膠，其特征在于所述的疏水嵌段聚酯的平均分子量為200～30000。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)交聯(lián)水凝膠，其特征在于所述的聚酯選自聚DL-乳酸、聚L-乳酸、聚羥基乙酸、聚原酸酯、聚ε-己內(nèi)酯、聚ε-烷基取代己內(nèi)酯、聚6-戊內(nèi)酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酯中的任何一種或其任何形式的共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)交聯(lián)水凝膠，其特征在于所述的嵌段共聚物為BAB或ABA嵌段構(gòu)型的三嵌段共聚物，其中A為親水嵌段，B為疏水嵌段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)交聯(lián)水凝膠，其特征在于化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中包含懸鏈，該懸鏈的末端包含功能基團(tuán)，該功能基團(tuán)為親水或疏水的基團(tuán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)交聯(lián)水凝膠，其形態(tài)為微凝膠，粒徑為5nm～5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)交聯(lián)水凝膠，其特征在于其中的水相為純水；或緩沖溶液；或體液；或組織培養(yǎng)液；或其它不以有機(jī)溶劑為主體的溶劑介質(zhì)。
9.一種如權(quán)利要求1所述的化學(xué)交聯(lián)水凝膠的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)首先采用熱縮合或開(kāi)環(huán)聚合制備由聚乙二醇為親水嵌段、可降解的聚酯為疏水嵌段所組成的溫敏性的兩親性嵌段共聚物，開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)所采用的催化劑為異辛酸亞錫、氫化鈣或鋅粉；(2)在該共聚物分子主鏈末端接上可聚合基團(tuán)，得到大分子單體；(3)配制大分子單體溶液，通過(guò)聚合反應(yīng)制備得到可降解的溫敏性的化學(xué)交聯(lián)水凝膠；其中，大分子單體溶液重量濃度為2～50％，其溶劑為純水、緩沖溶液、人體或動(dòng)植體液、組織培養(yǎng)液、其它不以有機(jī)溶劑為主體的溶劑介質(zhì)；上述溫敏性的兩親性嵌段共聚物主體中親水嵌段聚乙二醇的平均分子量為300～15000，重量含量為20～75％，疏水嵌段聚酯的平均分子量為200～30000，重量含量為25～80％。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所述聚酯選自聚DL-乳酸、聚L-乳酸、聚羥基乙酸、聚原酸酯、聚ε-己內(nèi)酯、聚ε-烷基取代己內(nèi)酯、聚6-戊內(nèi)酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酯中的任何一種或其任何形式的共聚物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所采用的大分子單體為兩端接上可聚合基團(tuán)的反應(yīng)型大單體。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所采用的大分子單體除了兩端接上可聚合基團(tuán)的大單體以外，混有部分只有單個(gè)端基接上可聚合基團(tuán)的大單體；并且單端含可聚合基團(tuán)的大單體，另外一端包含功能基團(tuán)，該功能基團(tuán)為親水或疏水的基團(tuán)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于構(gòu)成大分子單體成分之一的可化學(xué)交聯(lián)部分為丙烯酸酯、甲基等烷基取代的丙烯酸酯以及其它丙烯酸酯類的衍生物。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于大分子單體溶液中加入有水溶性的氧化還原引發(fā)劑過(guò)硫酸鹽、過(guò)氧化氫和亞鐵鹽、過(guò)硫酸鹽和亞鐵鹽、過(guò)硫酸鹽或硫代硫酸鹽，其用量為大分子單體溶液重量的0.01～8％。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于聚合反應(yīng)采用懸浮或反相懸浮聚合技術(shù)，得到大分子單體溶液液滴，液滴聚合得到凝膠微粒。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制備方法，其特征在于懸浮和反相懸浮聚合中采用的水溶性的引發(fā)劑為過(guò)硫酸鹽、過(guò)氧化氫和亞鐵鹽、過(guò)硫酸鹽和亞鐵鹽、過(guò)硫酸鹽和硫代硫酸鹽；油溶性的引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰、異丙苯過(guò)氧化氫、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈，其用量為大分子單體溶液重量的0.1～8％。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制備方法，其制備特征在于懸浮和反相懸浮聚合中的乳化劑為脫水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯、聚乙烯醇、烷基酚基聚醚醇、聚氧乙烯脂肪酸和聚氧乙烯脂肪酸醚，其重量用量為5～45％。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制備方法，其制備特征在于懸浮和反相懸浮聚合的反應(yīng)溫度為35～95℃，攪拌速率為100～2000轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時(shí)間為0.5～6小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明屬高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可降解的溫敏性的化學(xué)交聯(lián)水凝膠及其制備方法。由聚乙二醇(PEG)為親水嵌段、可降解的聚酯為疏水嵌段所組成的溫敏性的兩親性嵌段共聚物為主體，其在水相中于體溫(或常溫)下形成水凝膠；進(jìn)一步通過(guò)采用大分子單體技術(shù)得到穩(wěn)定的化學(xué)交聯(lián)水凝膠。該水凝膠不能溶解于水，但是具有溫敏性且可控降解，可廣泛作為藥物緩釋載體或組織工程細(xì)胞培養(yǎng)支架等生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。該水凝膠可以制成凝膠微粒等形式。
文檔編號(hào)C08L87/00GK1995099SQ20061014815
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者丁建東, 俞麟 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)