[发明专利]氨基葡萄糖改性聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性生物材料及其制备技术，特别涉及一种兼具良好生物相容性及生物活性的氨基葡萄糖改性聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

氨基葡萄糖是组成软骨细胞外基质糖胺聚糖，透明质酸的结构单元。氨基葡萄糖盐酸盐或硫酸盐作为一种临床治疗骨性关节炎的药物，能缓解患者的疼痛感，能减少关节腔变窄。虽然其药理作用的还不清楚，体外实验表明，一定浓度(培养基中添加2mM)氨基葡萄糖可促进三维培养的软骨细胞分泌蛋白聚糖和II胶原，可上调软骨细胞mRNA中TGFb-1的表达；可促进三维培养的胚胎干细胞分化成软骨细胞。共价结合氨基葡萄糖的凝胶可促进伤口愈合，可介导宿主细胞长入，大大提高材料的生物相容性。

凝胶由于可以让软骨细胞维持其表型，营养物质和代谢废物可以扩散而成为软骨组织工程理想的支架。PEG美国FDA批准用于临床的生物医用材料，PEG双丙烯酸酯凝胶虽然是生物相容性材料，但缺乏生物活性和细胞识别信号，不利于细胞特异基因激活。将生物活性小分子结合到支架中是制备具有生物活性功能凝胶的有效手段。

发明内容

本发明的目的在于将生物活性小分子氨基葡萄糖结合到PEGDA凝胶中，提供一种兼具良好生物相容性及可促进软骨细胞分泌蛋白聚糖的氨基葡萄糖改性聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶。

本发明的另一目的在于提供上述氨基葡萄糖改性聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)水凝胶的制备方法。

本发明还有一目的在于提供氨基葡萄糖改性PEGDA凝胶制备生物材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种氨基葡萄糖改性聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶，具有如下结构：

其中R为或n为45～230。

一种氨基葡萄糖改性聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氨基葡萄糖丙烯酰衍生物或氨基葡萄糖丙烯基衍生物与聚乙二醇双丙烯酸酯溶解在重量分数为0.03％～0.08％的I2959(2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮)的水溶液或PBS(磷酸缓冲溶液)，得到的混合液中氨基葡萄糖丙烯酰或丙烯基衍生物的最终浓度为1.0mM～10.0mM，聚乙二醇双丙烯酸酯的最终浓度为10％～30wt％；

(2)将混合液在365nm波长下照4～10min，照射光光强为5～10mW/cm²，即得本发明的氨基葡萄糖改性聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶。

所述氨基葡萄糖丙烯酰衍生物中凡是含有丙烯酰基团的物质都是可以实现本发明的，包括N-丙烯酰基氨基葡萄糖。

所述N-丙烯酰基氨基葡萄糖的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氨基葡萄糖盐酸盐溶于水或水与丙酮的混合溶剂，调节pH值为8～10，在冰水浴条件下滴加丙烯酰氯，反应2h后缓慢升温至室温，继续反应24h，加99％(体积百分数)乙醇终止反应，过滤除去沉淀，

(2)将滤液浓缩析出白色针状晶体，重结晶提纯晶体；氨基葡萄糖盐酸盐与丙烯酰氯的摩尔比为1∶1.5～1∶1。

所述氨基葡萄糖丙烯基衍生物中凡是含有碳碳双键的物质都可以实现本发明的目的，包括氨基葡萄糖烯丙醚。

所述氨基葡萄糖烯丙醚的制备方法如下：

调节氨基葡萄糖盐酸盐的水溶液的pH值为8～10，加入硼氢化钠，在40℃下，逐滴加入烯丙基溴，然后缓慢升温至60℃反应3h，溶液经氯仿洗涤至氯仿层无色；将水溶液部分冷冻干燥，乙醇重结晶；氨基葡萄糖盐酸盐与烯丙基溴的摩尔比为1∶1.5～1∶3。

所述聚乙二醇双丙烯酸酯可以采用市场上的商品，也可以采用以下方法合成，步骤如下：

称取50克的聚乙二醇，溶解在700ml甲苯中，加热回流，用分水器除去原料中的水分后，冷却至室温，在高纯氮保护下，加入四倍于聚乙二醇端羟基物质的量的无水三乙胺，逐滴加入四倍于聚乙二醇端羟基物质的量的丙烯酰氯，在35℃下搅拌过夜；过滤除去反应生成的沉淀，滤液中加入乙醚置于4℃冰箱，析出白色沉淀，过滤，将沉淀重新溶解在100ml甲苯中，加入乙醚，置于4℃冰箱，析出白色沉淀，再重复过滤和溶解两次，所得白色沉淀于35℃真空烘箱干燥24h。

所述聚乙二醇的数均分子量为2000～10000。

一种氨基葡萄糖改性聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶在软骨组织工程中的应用。