[发明专利]一种聚(L-谷氨酸-g-甲基丙烯酸羟乙酯)与羟丙基纤维素-g-丙烯酸共聚水凝胶及制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚(L-谷氨酸-g-甲基丙烯酸羟乙酯)与羟丙基纤维素-g-丙烯酸共聚水凝胶及制法。

背景技术

智能型高分子水凝胶是在外界环境(温度，pH值，溶液离子强度或电场强度)发生变化时，能做出物理或化学响应，形状、体积和吸水性能发生巨大变化的一类聚合物，由于智能凝胶在环境刺激下的独特响应性，使其在于生物医用材料领域有着广泛的应用前景。其中pH和温度敏感的水凝胶由于和人的生理条件密切相关而受到关注，在生物医学和药学领域应用广泛，如温度敏感型组织工程用水凝胶，pH敏感型靶向药物释放载体等。

羟丙基纤维素(HPC)是一种天然高分子改性材料，对人体无毒无害，可降解，具有良好的生物兼容性，被美国食品，药品管理委员会批准可用于食品药品中。羟丙基纤维素分子中存在一部分疏水官能团，具有疏水作用。温度的变化可影响这些基团的疏水作用以及羟基与水分子间的氢键作用，从而使凝胶结构改变，发生体积变化。它的水溶液在41℃(LCST)左右发生迅速的可逆相转变。在环境温度低于41℃时，聚合物溶解，而当环境温度超过41℃，聚合物迅速从水中沉淀。由于它特有的这一性能，其在生物材料领域有良好的应用前景。

氨基酸是组成生物蛋白的最基本单元，人工合成的聚肽具有与蛋白质相类似的结构，和细胞、组织以及其它生物成分显示出良好的相容性；同时易受酶的作用，降解生成无毒的多肽或氨基酸，因而具有优良的生物降解性；另外控制侧链基团可有效的与生物活性分子作用，同时通过改变材料的亲、疏水性改变降解速度。聚氨基酸的这些特性决定了它在生物材料领域的广泛应用。聚(L-谷氨酸)是一类侧链带有羧基的聚氨基酸，其羧基具有良好的反应活性，便于功能化修饰，具有重要的应用价值。另外，其侧羧基在水溶液中具有pH和离子强度敏感性，使其能够作为智能型的药物释放载体。目前合成聚氨基酸主要由胺基引发α-氨基酸-N-羧酸酐(NCA)开环聚合得到。甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)是一种常用的侧链带官能羟基的单体，它的聚合物具有良好的生物相容性，其水凝胶已被广泛用于隐形眼镜的制造，它与聚(L-谷氨酸)的接枝可以使相应的聚合物具有多官能基团，从而有利于进一步的修饰。

由于外界环境的复杂性，仅仅能对一种外界环境刺激产生响应性的智能高分子体系并不能很好满足现实环境中的需要，因此，制备能对多种外界刺激，尤其是温度和pH变化产生响应性的智能高分子体系有着重要的现实意义和广阔的应用前景。Polymer 48(2007)1718-1728报道了一种以N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸为单体，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂的温度和pH敏感型水凝胶，该水凝胶在不同的温度和/或pH时的表现出显著不同的溶胀率。体外药物释放实验表明通过调节环境的温度和pH可以控制所担载药物的释放速率，从而可以达到药物只在某些特定环境下释放的目的。然而，上述水凝胶不能生物降解。

到目前为止，有关聚(L-谷氨酸-g-甲基丙烯酸羟乙酯)与羟丙基纤维素-g-丙烯酸共聚水凝胶的合成并未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，，本发明涉及一种聚(L-谷氨酸-g-甲基丙烯酸羟乙酯)与羟丙基纤维素-g-丙烯酸共聚水凝胶及制法。该水凝胶是可生物降解的pH和温度敏感的水凝胶。将具有pH敏感性的聚(L-谷氨酸-g-甲基丙烯酸羟乙酯)和具有温度敏感性的羟丙基纤维素-g-丙烯酸交联得到的水凝胶，兼具两种均聚物的特性，同时对温度和pH敏感，而且，水凝胶中的聚(L-谷氨酸)部分可以生物降解，从而不会造成材料在体内的积累。这些特性极大地提高了该水凝胶应用范围，使之具有广阔的应用前景。该水凝胶作为一种新型的智能型药物释放载体。

本发明目的之一是提供可生物降解的pH和温度敏感水凝胶，所述的水凝胶为聚(L-谷氨酸-g-甲基丙烯酸羟乙酯)与羟丙基纤维素-g-丙烯酸的共聚水凝胶；所述的聚(L-谷氨酸-g-甲基丙烯酸羟乙酯)与羟丙基纤维素-g-丙烯酸的质量百分数比为10～90％∶90～10％。

本发明目的之二是提供聚(L-谷氨酸-g-甲基丙烯酸羟乙酯)与羟丙基纤维素-g-丙烯酸的共聚水凝胶的制备方法，其步骤和条件如下：

(1)聚(L-谷氨酸-g-甲基丙烯酸羟乙酯)的制备