一種基于葡聚糖的水凝膠微球及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于葡聚糖的水凝膠微球及其制備方法，屬于生物醫(yī)用高分子材 料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 水凝膠是一種聚合物通過物理或化學交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在水溶液中能夠 溶脹并保持大量水分而又不能溶解，親水的小分子可以在水凝膠中擴散。水凝膠微球同時 具備了水凝膠和微/納米粒子雙方面的特性。由于其具有較小的尺寸、較大的比表面積 等，同時還具有水凝膠的尺寸穩(wěn)定性和高溶液吸收性能，因此，水凝膠微/納米粒子作為 生物醫(yī)用材料在組織工程、藥物傳遞等領(lǐng)域具有巨大的應用潛力和廣闊的應用前景（The developmentofmicrogels/nanogelsfordrugdeliveryapplications,Progressin PolymerScience, 2008. 33: 448-477;MicrogelsinDrugDelivery,inMicrogel Suspensions， 2011，Wiley-VCHVerlagGmbH&Co.KGaA. 375-405)。
[0003] 基于天然高分子材料的水凝膠具有優(yōu)良的生物安全性，作為生物材料備受關(guān)注。 多糖是一類具有良好生物相容性的天然聚合物，以天然多糖高分子材料構(gòu)建的水凝膠具 有良好的生物相容性和生物降解性，作為生物醫(yī)用高分子材料廣泛應用于組織工程、基因 載體和藥物載體，目前關(guān)于多糖凝膠微球的研究主要圍繞殼聚糖及海藻酸開展。葡聚糖 (dextran)，又稱右旋糖酐，是一種分子結(jié)構(gòu)上帶有大量游離羥基的細菌性多糖，具有良好 的水溶性和生物安全性。自十九世紀四十年代開始，葡聚糖作為一種臨時性血漿替代品廣 泛應用于臨床，因此基于葡聚糖的水凝膠微球作為藥物載體材料具有廣泛的臨床應用前 景。
[0004] 目前，以聚合物為材料基礎(chǔ)的水凝膠微球的制備方法一般分為四大類（Nanogels asPharmaceuticalCarriers:FiniteNetworksofInfiniteCapabilities.AngewandteChemieInternationalEdition,2009. 48: 5418-5429) : (1)利用高分子 間的氫鍵、親疏水力、靜電作用力等物理作用力"自組裝"形成水凝膠微球；（2)通過引發(fā) 微乳液體系中的單體聚合制備凝膠微球，聚合過程可以在均相體系中進行，也可以在具有 納米尺寸的異相環(huán)境中進行；（3)通過化學交聯(lián)，高分子間以共價鍵連接形成凝膠微球； (4)利用"平板印刷術(shù)"或"微流體"等納米材料加工方法來制備水凝膠微球。其中，微乳 液聚合法通常是將聚合單體加入到含有乳化劑而無引發(fā)劑的水相（油相）中，加至油相（水 相）中劇烈攪拌形成小液滴，再加入引發(fā)劑或通過高能輻射在水相(油相）中引發(fā)單體聚合 形成納米粒子。而"油包水"的反相微乳液方法在制備水凝膠納米顆粒方面具有反應條件 溫和、凝膠微球粒徑容易控制等優(yōu)點，因此是制備微/納米粒子材料的一種常用方法（The GenerationofNanoparticlesinMiniemulsions.AdvancedMaterials, 2001. 13: 765-768；MiniemulsionPolymerizationandtheStructureofPolymerandHybrid Nanoparticles.AngewandteChemieInternationalEdition, 2009. 48: 4488-4507)， 但目前關(guān)于該方法用于制備葡聚糖基水凝膠的文獻報道較少，尚未提出適用的反應條件和 表面活性劑體系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種基于葡聚糖的水凝膠微球 及其制備方法。本發(fā)明提出以"油包水"反相微乳液體系為反應介質(zhì)，通過調(diào)節(jié)構(gòu)成反相微 乳液的表面活性劑種類、含量、表面活性劑復配比例以及乳化方法等因素，制備粒徑大小可 控且具有良好穩(wěn)定性的葡聚糖基水凝膠微球，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0006] -種基于葡聚糖的水凝膠微球，其結(jié)構(gòu)式可表示如下：
[0007] -種上述的基于葡聚糖的水凝膠微球的制備方法，其具體步驟包括如下： (1) 醛基化葡聚糖的制備 將葡聚糖在室溫下按照固液比為10 :l〇〇g/ml溶解在水中，然后置于冰水浴中按照糖 單元/1〇4摩爾比為2:1~1:1加入高碘酸鈉獲得混合液，將混合液在室溫、避光條件下攪拌 反應2~6h，獲得的溶液用再生纖維素透析袋在去離子水中透析2~3天，透析過程中每3~5h 換一次去離子水，透析完成后冷凍干燥得到醛基化程度為40~60%的部分醛基化葡聚糖固 體（即每100個糖單元中有40~60個被氧化，具體醛基化程度通過鹽酸羥胺滴定法進行測 定）； (2) 葡聚糖水凝膠微球的制備 將步驟（1)得到的部分醛基化葡聚糖固體溶于去離子水中得到濃度為100~200mg/mL的醛基化葡聚糖水溶液，在室溫下，將醛基化葡聚糖水溶液加入溶解了乳化劑的環(huán)己烷溶 液中，乳化形成反相微乳液，然后加入胺類交聯(lián)劑攪拌l〇~12h，最后通過離心收集沉淀物， 沉淀物經(jīng)乙醇清洗后得到化學交聯(lián)型葡聚糖水凝膠微球，分散于去離子水中保存； (3) 葡聚糖水凝膠微球的還原 向步驟（2)得到分散于去離子水中的化學交聯(lián)型葡聚糖水凝膠微球中加入硼氫化鈉， 在室溫下攪拌24h，最后通過離心收集沉淀物，沉淀物經(jīng)去離子水清洗后得到還原后的葡聚 糖水凝膠微球，分散于去離子水中保存。
[0008] 所述步驟（1)中的葡聚糖為分子量10000g/mol~100000g/mol的葡聚糖中的任一 種。
[0009] 所述步驟（2)中醛基化葡聚糖水溶液與環(huán)己烷體積比為1 :5~1 :10。
[0010] 所述步驟（2)中的乳化劑為聚氧代乙烯（5)壬基苯基醚（C0-520)、失水山梨醇 油酸酯（Span80)或Span80/失水山梨醇單油酸酯聚氧乙稀醚（Tween80)的復配劑(該復 配劑中Tween80為Span80質(zhì)量的5%~20%)中的任一種，乳化劑的加入量為環(huán)己烷質(zhì)量的 10~50%〇
[0011] 所述步驟（2)中乳化為機械攪拌乳化或者超聲乳化。
[0012] 所述步驟（2)中的胺類交聯(lián)劑為乙二胺、賴氨酸、精氨酸中的任一種帶有兩個 氨基的化合物，加入量為按照部分醛基化葡聚糖中醛基與胺類交聯(lián)劑中氨基的摩爾比為 1:1~2:1加入。
[0013] 所述步驟（2)中的胺類交聯(lián)劑為分子量為600g/m〇l~1800g/m〇l的樹枝狀聚乙烯 亞胺（PEI)中的任一種帶有兩個以上氨基的化合物，加入量為按照部分醛基化葡聚糖中醛 基與胺類交聯(lián)劑中氨基的摩爾比為2:1~1:5加入。
[0014] 所述步驟（3)中硼氫化鈉與化學交聯(lián)型葡聚糖水凝膠微球中C=N雙鍵的摩爾比為 2:1~10:1〇
[0015] 本發(fā)明基于葡聚糖的水凝膠微球的制備過程示意過程（以乙二胺作為交聯(lián)劑為 例）如下：
本發(fā)明的有益效果是： 1、本發(fā)明制得的葡聚糖基水凝膠微球是一種基于天然高分子材料的水凝膠微球，具有 良好的生物安全性、穩(wěn)定性和臨床應用前景。
[0016] 2、本發(fā)明涉及的葡聚糖基水凝膠微球通過反相微乳液交聯(lián)法獲得，通過調(diào)控反相 微乳液的表面活性劑種類、構(gòu)成及乳化方法可以對其形貌、粒徑進行調(diào)控。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明實施例1還原前后的紅外光譜圖，其中a為還原前凝膠微球紅外光 譜圖，b為還原后葡聚糖水凝膠微球的紅外光譜圖； 圖2是本發(fā)明實施例1還原前凝膠微球掃描電鏡照片； 圖3是本發(fā)明實施例2還原前