專利名稱：生物相容性γ-聚谷氨酸水凝膠制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物相容性水凝膠的制備方法，具體說是通過化學交聯(lián)方式所得的生物相容性Y-聚谷氨酸(Y-PGA)水凝膠制備方法。
背景技術：
已有研究表明聚谷氨酸水凝膠制備方法主要為物理交聯(lián)法和化學交聯(lián)法。其中， 通過物理輻射交聯(lián)的方法制備凝膠過程簡單，無需添加交聯(lián)劑，產(chǎn)品無需再處理純化。但整個輻射過程需要氮氣或者真空保護，此外，輻射源的使用及保管都存在著潛在的安全隱患。 化學交聯(lián)法制備聚谷氨酸水凝膠，因體系不同而制備方式較為靈活，但現(xiàn)有化學方式制備聚谷氨酸水凝膠方式所選交聯(lián)劑為生物相容性較差的材料，或反應體系為有機溶劑體系， 步驟復雜。

二鹵代烷可以作為交聯(lián)劑同Y -PGA在DMSO和NaHCO3中生成水凝膠(聚谷氨酸高吸水樹脂的合成及改性的初步研究，南京工業(yè)大學，2005. 5.)。采用二鹵代烷作為交聯(lián)劑交聯(lián)聚谷氨酸條件較為苛刻，它必須有實驗室制得游離型的聚谷氨酸，然后將其按照一定重量比(如20/80)溶解在二甲亞砜(DMSO)中，經(jīng)NaHCO3W催化交聯(lián)聚谷氨酸。此種方法反應條件苛刻，產(chǎn)物吸水率低且易生成副產(chǎn)物。環(huán)氧樹脂指在一個分子內(nèi)含有兩個環(huán)氧基的化合物，性質(zhì)活潑，品種繁多。相對于二元胺類通過酰胺鍵進行的交聯(lián)反應條件而言，環(huán)氧樹脂同Y-PGA的反應條件要更為溫和且易于操作。環(huán)氧樹脂端基的環(huán)氧環(huán)在酸性條件下開環(huán)，進攻Y-PGA側鏈的羰基，形成酯鍵。例如中國發(fā)明專利200410004665. 6和201010206161. 8中公開的用聚谷氨酸為主要原料制備水凝膠的方法，均采用了縮水甘油醚類交聯(lián)劑，雖所得凝膠吸水率較高，可應用于農(nóng)田保水及環(huán)保絮凝等方向，但由于其交聯(lián)劑非生物源，使其生物相容性較差，應用大大受限。二胺類化合物作為交聯(lián)劑，在水溶液中，以水溶性碳化二亞胺(WSC)為催化劑，同 Y -PGA反應制備水凝膠(John ffiley&Sons, Inc.，1997 1889-1896.)。先用 WSC活化 y -PGA 鏈上的Y-羧基，然后再加入二元胺交聯(lián)。但多數(shù)二元胺，如1，3_丙二胺、1，4_ 丁二胺、1， 6-己二胺等，熔點較高、室溫下是固體，操作困難，反應得率很低，最高才39.9%，并且二元胺類化合物對于環(huán)境和人體有害，制約了其在生物醫(yī)藥領域的應用。以上各類交聯(lián)體系均存在著反應步驟復雜，交聯(lián)劑生物相容性差，應用范圍受限等問題。殼寡糖也稱幾丁寡糖，學名β -1，4-寡糖_葡萄糖胺，是將殼聚糖經(jīng)特殊的生物酶技術處理而得到的具有特定聚合度的生物活性物質(zhì)。其分子量較低，水溶性好，抑菌性優(yōu)， 易被生物體吸收，具有特異的生物活性，在食品、醫(yī)藥、日用化工、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領域均有著廣泛的應用價值。利用聚谷氨酸及殼聚糖制備凝膠體系已有相關研究，利用聚谷氨酸上游離羧基和殼聚糖上游離氨基間的正負電荷相互作用，通過高速離心的方式形成均一聚電解質(zhì)凝膠體系(Biomaterials 2005，26 :5617_5623)。此種方法制備所得凝膠體系具有多孔結構，且具備可生物降解性，但所得凝膠體系溶脹率過低(1.65-3. 19)，且兩種物質(zhì)投料摩爾比例變換范圍較窄，主要成分仍是殼寡糖(約占80% -99%)，降低了凝膠的親水性及溶脹性能，使其應用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明生物相容性Y-聚谷氨酸水凝膠制備方法，以Y-聚谷氨酸為原料，采用殼寡糖為交聯(lián)劑，在水溶液中進行制備反應，利用碳化二胺和N-羥基琥珀酰亞胺活化聚谷氨酸上的羧基使其同殼寡糖的游離氨基形成酰胺鍵，進而形成三維網(wǎng)狀結構的水凝膠體系；具體制備方法包括將聚谷氨酸及殼寡糖溶解于蒸餾水中形成均一水溶液，之后，加入碳化二胺和N-羥基琥珀酰亞胺；其中，聚谷氨酸濃度為4. 76% -6. 25%,以聚谷氨酸為投料比例基準，聚谷氨酸殼寡糖碳化二胺N-羥基琥珀酰亞胺的投料摩爾比例范圍為 1 0.25-0.5 0.25-4 0. 25-4 ;4°C冰浴10 15min，之后室溫反應2 4h形成水凝膠；所形成的水凝膠在去離子水中透析純化，并溶脹平衡，之后采用冷凍干燥或真空干燥或微波干燥的方式進行干燥，得到生物相容性Y -聚谷氨酸水凝膠。其中，碳化二胺優(yōu)選1- (3- 二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺，簡稱EDC ；N-羥基琥珀酰亞胺簡稱NHS。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有的顯著優(yōu)點是選用生物源材料殼寡糖為交聯(lián)劑，可顯著改善所得水凝膠體系的生物相容性；反應體系為水溶液體系，且反應調(diào)控性好，凝膠穩(wěn)定。EDC可快速羧基與伯胺的縮合，進而形成酰胺鍵，并可通過水洗透析等方式去除；通過選取低溫冰浴活化，并加入NHS，使其生成穩(wěn)定性好的NHS-活化酯，從而提高反應效率并減少重排副產(chǎn)物生成；通過本發(fā)明方法制得的水凝膠因其良好的生物相容性，可廣泛應用于藥物載體，創(chuàng)傷輔料以及醫(yī)療衛(wèi)生用品等。
具體實施例方式實施例1 聚谷氨酸殼寡糖EDC NHS的摩爾比例為2 1 2 2體系聚谷氨酸lOOmg，殼寡糖71. 71mg,溶解于2ml去離子水中，攪拌形成均一溶液體系后，加入EDC 148. 6mg及NHS 89. 2mg, 4°C冰浴lOmin，之后室溫靜置3h形成水凝膠。制備出的水凝膠在去離子水中透析純化，并溶脹平衡，冷凍干燥。所得凝膠溶脹率為132.37g/g。實施例2 聚谷氨酸殼寡糖EDC NHS的摩爾比例為4 1 4 4體系聚谷氨酸lOOmg，殼寡糖47. 79mg,溶解于2ml去離子水中，攪拌形成均一溶液體系后，加入EDC 148. 6mg及NHS 89. 2mg, 4°C冰浴lOmin，之后室溫靜置3h形成水凝膠。制備出的水凝膠在去離子水中透析純化，并溶脹平衡，冷凍干燥。所得凝膠溶脹率為260. 29g/g。實施例3 聚谷氨酸殼寡糖EDC NHS的摩爾比例為2 1 0. 5 0. 5體系聚谷氨酸100mg，殼寡糖71. 71mg,溶解于2ml去離子水中，攪拌形成均一溶液體系后，力口入EDC37. 15mg及NHS 22. 3mg, 4°C冰浴lOmin，之后室溫靜置3h形成水凝膠。制備出的水凝膠在去離子水中透析純化，并溶脹平衡，真空干燥。所得凝膠溶脹率為36g/g。實施例4:聚谷氨酸殼寡糖EDC NHS的摩爾比例為2 1 4 4體系聚谷氨酸lOOmg，殼寡糖71. 71mg,溶解于2ml去離子水中，攪拌形成均一溶液體系后，加入EDC297. 2mg及NHS 178. 4mg, 4°C冰浴lOmin，之后室溫攪拌反應3h形成水凝膠。制備出的水凝膠在去離子水中透析純化，并溶脹平衡，冷凍干燥。所得凝膠溶脹率為52g/g。實 施例5 聚谷氨酸殼寡糖EDC NHS的摩爾比例為2 1 8 2體系聚谷氨酸lOOmg，殼寡糖71. 71mg,溶解于2ml去離子水中，攪拌形成均一溶液體系后，加入EDC 148. 6mg及NHS 44. 6mg, 4°C冰浴lOmin，之后室溫靜置3h形成水凝膠。制備出的水凝膠在去離子水中透析純化，并溶脹平衡，冷凍干燥。所得凝膠溶脹率為43g/g。實施例6 聚谷氨酸殼寡糖EDC NHS的摩爾比例為2 1 1 4體系聚谷氨酸lOOmg，殼寡糖71. 71mg,溶解于2ml去離子水中，攪拌形成均一溶液體系后，加入EDC 148. 6mg及NHS 178. 4mg, 4°C冰浴lOmin，之后室溫靜置3h形成水凝膠。制備出的水凝膠在去離子水中透析純化，并溶脹平衡，冷凍干燥。所得凝膠溶脹率為62g/g。實施例7 聚谷氨酸殼寡糖EDC NHS的摩爾比例為3 1 3 6體系聚谷氨酸lOOmg，殼寡糖71. 71mg,溶解于2ml去離子水中，攪拌形成均一溶液體系后，加入EDC 148. 6mg及NHS 178. 4mg, 4°C冰浴lOmin，之后室溫攪拌3h形成水凝膠。制備出的水凝膠在去離子水中透析純化，并溶脹平衡，冷凍干燥。所得凝膠溶脹率為230. 56g/g。實施例8 聚谷氨酸殼寡糖EDC NHS的摩爾比例為3 1 6 6體系聚谷氨酸lOOmg，殼寡糖71. 71mg,溶解于2ml去離子水中，攪拌形成均一溶液體系后，加入EDC 148. 6mg及NHS 178. 4mg, 4°C冰浴lOmin，之后室溫靜置3h形成水凝膠。制備出的水凝膠在去離子水中透析純化，并溶脹平衡，微波干燥。所得凝膠溶脹率為136.8g/g。實施例9 聚谷氨酸殼寡糖EDC NHS的摩爾比例為4 1 16 16體系 聚谷氨酸lOOmg，殼寡糖71. 71mg，溶解于2ml去離子水中，攪拌形成均一溶液體系后，加入 EDC148. 6mg及NHS 178. 4mg, 4°C冰浴lOmin，之后室溫靜置3h形成水凝膠。制備出的水凝膠在去離子水中透析純化，并溶脹平衡，冷凍干燥。所得凝膠溶脹率為163.5g/g。
權利要求
1.生物相容性Y-聚谷氨酸水凝膠制備方法，以Y-聚谷氨酸為原料，采用殼寡糖為交聯(lián)劑，在水溶液中進行制備反應，利用碳化二胺和N-羥基琥珀酰亞胺活化聚谷氨酸上的羧基使其同殼寡糖的游離氨基形成酰胺鍵，進而形成三維網(wǎng)狀結構的水凝膠體系；具體制備方法包括將聚谷氨酸及殼寡糖溶解于蒸餾水中形成均一水溶液，之后，加入碳化二胺和N-羥基琥珀酰亞胺；其中，聚谷氨酸濃度為4. 76% -6. 25%,以聚谷氨酸為投料比例基準，聚谷氨酸殼寡糖碳化二胺N-羥基琥珀酰亞胺的投料摩爾比例范圍為 1 0.25-0.5 0.25-4 0. 25-4 ;4°C冰浴10 15min，之后室溫反應2 4h形成水凝膠；所形成的水凝膠在去離子水中透析純化，并溶脹平衡，之后采用冷凍干燥或真空干燥或微波干燥的方式進行干燥，得到生物相容性Y -聚谷氨酸水凝膠。
2.根據(jù)權利要求1所述的生物相容性Y-聚谷氨酸水凝膠制備方法，其特征在于碳化二胺優(yōu)選1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺，簡稱EDC ；N-羥基琥珀酰亞胺簡稱 NHS。
全文摘要
本發(fā)明公開了生物相容性γ-聚谷氨酸水凝膠制備方法。是以聚谷氨酸為主要原料，以生物源材料殼寡糖為交聯(lián)劑，在水溶液中進行制備反應，利用活化劑碳化二胺和N-羥基琥珀酰亞胺活化γ-聚谷氨酸羧基使其同殼寡糖的游離氨基形成酰胺鍵，進而形成三維網(wǎng)狀結構的水凝膠的方法。制備后的凝膠溶脹平衡后，采用冷凍干燥或真空干燥或微波干燥的方式進行干燥。選用生物源材料殼寡糖為交聯(lián)劑，可顯著改善所得水凝膠體系的生物相容性；反應體系為水溶液體系，且反應調(diào)控性好，凝膠穩(wěn)定。通過本發(fā)明方法制得的水凝膠因其良好的生物相容性，可廣泛應用于藥物載體，創(chuàng)傷輔料以及醫(yī)療衛(wèi)生用品等。
文檔編號C08L77/04GK102321256SQ20111026162
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權日2011年9月6日
發(fā)明者宋存江, 張明睿, 李巖冬, 洪彥航, 王淑芳, 解慧, 陳思原 申請人:南開大學