[发明专利]巯基化壳聚糖基温敏原位水凝胶及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种巯基化壳聚糖基温敏原位水凝胶及其制备方法和应用。属于高分子水凝胶技术领域。

背景技术

水凝胶是一种能够在水中溶胀，吸收并保持大量水分而又不溶解于水的亲水性的网状高分子溶胀体。水凝胶表面光滑，具有优良的生物相容性。与疏水聚合物相比，亲水性的水凝胶同被固定的酶或细胞的相互作用极弱，固定在水凝胶中的生物分子的活性能够长时间保持。由于水凝胶能够提供类细胞间质的水性环境，因此被认为是较适宜的细胞支架材料。原位凝胶是指以溶液状态给药后立即在用药部位发生相转变，形成的非化学交联的半固体制剂。只需将细胞、各种生长因子等与聚合物水溶液混合，注射到受损伤部位，原位形成凝胶，即可实现细胞的种植、生长因子的控制释放和提供细胞分化生长的三维空间支架。可注射型温敏原位凝胶类的医用植入材料研究适应了微创伤外科技术发展的要求，具有微创伤修复组织缺损或畸形、组织损伤小、不破坏修复区血供、操作简便易行等优点，在药物缓释和组织工程领域日益引人注目。

壳聚糖(chitosan，CS)是自然界唯一大量存在的碱性多糖，是甲壳素的脱乙酰化产物。其价格低廉，具有良好的生物相容性，无免疫原性和生物可降解性等性能，在环境工程、食品、农业、生物技术、化妆品和医药等诸多行业得以广泛的应用。但在一般情况下，壳聚糖只溶于酸性水溶液中，中性或碱性溶液中可形成类似凝胶的沉淀，该过程与温度关系不大。但近年来研究发现，通过加入碱性盐、含羟基聚合物或对壳聚糖进行衍生化和接枝反应，可得到具有温度敏感性的壳聚糖基可注射原位凝胶。

巯基化壳聚糖不仅提高了壳聚糖的水溶性、壳聚糖凝胶的生物黏附性和药物对细胞膜的透过性，还可以提供进一步的化学交联，使壳聚糖水凝胶的力学性能达到较高的水平，克服了通过物理交联作用形成水凝胶的机械强度弱、凝胶形态保持时间短等问题。中国专利申请号200710058737.9和200710058738.3均公开了巯基化壳聚糖水凝胶及其制备方法。该方法制备的水凝胶，不加入任何交联剂和催化剂，仅利用空气的氧化作用使经巯基化修饰的壳聚糖因分子内和分子间二硫键的生成而形成水凝胶。但是在以上水凝胶的形成中，凝胶的相转变时间有几十分钟到数小时，凝胶时间较长，限制了其在某些领域的应用。Sakloetsakun D等通过在巯基化壳聚糖水溶液中加入氧化剂，使得凝胶转变时间缩短到几分钟(Duangkamon Sakloetsakun，et al.Biomaterial，2009，30(31)，6151-6157)，但是由于氧化剂(例如(NH₄)₂S₂O₈)形成自由基和其强氧化性的特点，会引入一定的细胞毒性，因此它的应用性会受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种巯基化壳聚糖基温敏原位水凝胶及其制备方法和应用。所述的巯基化壳聚糖基温敏原位水凝胶具有良好生物的相容性、可降解性及较高机械强度性；其制备过程简单；用于载药、固定酶、细胞培养及组织工程等。

本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种巯基化壳聚糖基温敏原位水凝胶，其特征在于，是由质量含量为0.5～10％的巯基化壳聚糖(A)、质量含量为1～30％的甘油磷酸钠(B)、用量为巯基化壳聚糖中巯基摩尔量的0～0.5倍的(甲基)丙烯酸酯基聚合物(C)及其余为水所形成的巯基化壳聚糖-甘油磷酸钠-(甲基)丙烯酸酯基聚合物(A-B-C)三元温敏原位水凝胶，或形成的巯基化壳聚糖-甘油磷酸钠(A-B)二元温敏原位水凝胶。

上述的巯基化壳聚糖(A)选自于壳聚糖的数均相对分子质量为20～1000kDa和巯基化度为25～1100μmol/g的巯基乙酸改性壳聚糖、半胱氨酸改性壳聚糖、N-乙酰半胱氨酸改性壳聚糖、2，3-二巯基丁二酸改性壳聚糖、硫代乙酸醇改性壳聚糖、2-亚氨基硫杂环戊烷改性壳聚糖和，3′-二硫代二丙酸改性壳聚糖。

上述的甘油磷酸钠(B)选自于α-甘油磷酸钠、β-甘油磷酸钠及α-甘油磷酸钠和β-甘油磷酸钠的混合物。

上述的(甲基)丙烯酸酯基聚合物(C)选自于数均相对分子质量为0.258～6.0kDa的聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，或选自于数均相对分子质量为2.20～14.60kDa的泊洛沙姆二丙烯酸酯和泊洛沙姆二甲基丙烯酸酯。