[发明专利]一种可还原降解超分子水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可还原降解超分子水凝胶的制备方法，该超分子水凝胶可作为缓控释药物载体和注射型组织工程材料，属于生物医药技术和纳米医学技术领域。

背景技术

环糊精与聚合物之间的包合作用诱导形成超分子水凝胶，作为载体能在凝胶化过程中原位包封药物和细胞。相比于化学交联凝胶，这类超分子水凝胶的载药量较高，而且避免了化学交联反应对包封的药物分子结构和细胞活性的不利影响，特别适合于负载蛋白质、多肽等敏感药物。同时，相对于其它大多数物理交联凝胶，这类超分子水凝胶具有超分子动态可逆特征，在剪切变稀后能重新凝胶化，并且能通过控制温度而实现凝胶-溶胶的可逆转变。正是依赖于对剪切力和温度的应激性质，这类超分子水凝胶能用作生物材料以注射植入的方式在体内原位形成，最大限度地降低植入过程对机体组织的损伤。同时，温度敏感性被期待用于调控被包封物质在水凝胶内的扩散及释放行为。现有研究表明，这类超分子水凝胶用作药物载体能保证大分子药物的长期持续释放，用作体内相容性好的细胞支架能使负载的细胞进行分化和增殖并保持其天然表型。

近年来，基于二硫键还原敏感性的生物可降解聚合物备受关注，被广泛地用于制备高效传递及可控释放的生物医学材料。还原剂硫醇与二硫键之间的交换反应是使二硫键断裂的原因，进而可导致还原敏感聚合物依赖于硫醇浓度在数分钟到数小时的时间范围内快速可控降解。值得关注的是，谷胱苷肽(GSH)等人体内重要的硫醇在不同组织以及细胞内外的浓度存在明显差别。二硫键能在体液和细胞外较低的GSH浓度(约2-20μM)下稳定存在；而细胞内(约0.5-10mM)和肿瘤组织(比正常组织高约4倍)中较高的GSH浓度能促使二硫键快速断裂。这一重要特性已被用于药物和基因对肿瘤组织及细胞内的高效传递，例如经二硫键连接封端剂的阳离子环糊精多轮烷可实现对细胞内的基因传递和可控释放。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可还原降解超分子水凝胶的制备方法，该方法制备工艺安全、简单有效。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种可还原降解超分子水凝胶的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

第一步：利用click反应得到可还原降解的聚乙二醇单甲醚(MPEG)接枝的聚胱胺共聚物(MPEG-接枝-SS-PAA)，其具体合成步骤如下：

(1)胱胺二盐酸盐与丙烯酰氯的取代反应得到双丙烯酰胱胺(BAC)；

(2)利用双丙烯酰胱胺(BAC)与丙炔胺的迈克尔加成得到带炔基的含二硫键的聚胱胺(SS-PAA)；

(3)将得到的带炔基的含二硫键的聚胱胺(SS-PAA)的炔基与叠氮基团封端的聚乙二醇单甲醚进行click反应，得到水溶性的聚乙二醇单甲醚(MPEG)接枝的聚胱胺共聚物(MPEG-接枝-SS-PAA)；

第二步：将第一步得到的聚乙二醇单甲醚(MPEG)接枝的聚胱胺共聚物(MPEG-接枝-SS-PAA)与还原剂二硫苏糖醇(DTT)的水溶液与α-环糊精混合，超声，静置，得到可还原降解超分子水凝胶。

所述聚乙二醇单甲醚(MPEG)接枝的聚胱胺共聚物的结构式如下：MPEG-接枝-SS-PAA，其中MPEG是分子量为475～5000Da的聚乙二醇单甲醚；SS-PAA为含二硫键的聚胱胺。

具体步骤为：

第一步：1)胱胺二盐酸盐与丙烯酰氯的取代反应得到双丙烯酰胱胺(BAC)：10mmol胱胺二盐酸盐溶于含有10mL氯仿和15mL、3.5M的NaOH混合溶液中，加热至50℃，逐滴加入含有20mmol丙烯酰氯的5mL氯仿，反应15min并一直保持反应液的温度为50℃；然后趁热过滤、萃取，取有机相冷却至室温得白色结晶固体，过滤、重结晶、真空干燥得白色结晶固体的双丙烯酰胱胺(BAC)；

2)利用双丙烯酰胱胺(BAC)与丙炔胺的迈克尔加成得到带炔基的含二硫键的聚胱胺(SS-PAA，或称含有炔基的聚胱胺)：2.60g(10mmol)双丙烯酰胱胺(BAC)和550.8mg(10mmol)丙炔胺溶于15～25mL甲醇中，氮气保护室温下反应7天，然后加入过量10％mol(即1mol)的丙炔胺继续反应7天以除去未反应的双丙烯酰胱胺；然后将反应液浓缩，真空干燥，得到带炔基的含二硫键的聚胱胺(SS-PAA)；

3)将得到的带炔基的含二硫键的聚胱胺(SS-PAA)的炔基与叠氮基团封端的聚乙二醇单甲醚进行click反应，得到水溶性的聚乙二醇单甲醚(MPEG)接枝的聚胱胺共聚物(MPEG-接枝-SS-PAA)：