[发明专利]一种甲硫氨酸嵌段共聚物、其制备方法及水凝胶

说明书

技术领域

本发明属于聚氨基酸技术领域，尤其涉及一种甲硫氨酸嵌段共聚物、其制备方法及水凝胶。

背景技术

温度敏感型高分子水凝胶具有独特的溶液-凝胶转变特性，当其转变温度接近人体体温时，可以用作组织修复支架及原位的药物释放载体。在低温时高分子材料的水溶液具有比较好的流动性，可以方便的和细胞或药物分子混合，当注入体内后，由于温度的升高，溶液转变为凝胶，从而使细胞或药物分子包埋到凝胶内部。在注射部位形成的凝胶作为包埋细胞生长的支架，可以与周围损伤组织部位吻合，实现与周围组织之间的物质交换，达到组织修复的目的；混合在凝胶当中的药物分子通过扩散或水凝胶自身的降解缓慢释放，从而达到局部长效缓释的目的。这种温度敏感型的高分子水凝胶操作方法简单，不会引入有机溶剂，安全性高，并且不会造成新的创口。

高分子聚合物可形成温度敏感水凝胶，近年来得到了研究者的广泛关注。形成温度敏感型水凝胶的高分子材料一般可以分为聚烯烃类、聚醚类、天然高分子、聚酯类、聚氨基酸类等。其中，聚氨基酸由于具有良好的生物相容性和可降解性，在生物医学领域具有广泛的应用价值。聚氨基酸类温度敏感型水凝胶一般通过氨基化的PEG，Pluronic或者PVP引发α-氨基酸N-羧基内酸酐(NCA)进行开环聚合制备，目前，用于制备温度敏感水凝胶的氨基酸主要包括甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、γ-烷基-L-谷氨酸酯等。

目前已经报导的聚氨基酸温度敏感型水凝胶一般性质稳定，但缺乏对人体组织微环境的响应性，如氧化响应性，使其应用比较缺乏针对性，不能更好的发挥其作为原位载体的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种甲硫氨酸嵌段共聚物、其制备方法及水凝胶，本发明提供的甲硫氨酸嵌段共聚物形成的水凝胶具有氧化响应性。

本发明提供了一种甲硫氨酸嵌段共聚物，包括第一共聚物嵌段和第二共聚物嵌段；

所述第一共聚物嵌段具有式I结构或式II结构：

所述第二共聚物嵌段具有式III结构：

其中，m为聚合度，10≤m≤227；

n为聚合度，10≤n≤226；

q为聚合度，3≤q≤150。

优选地，所述第二共聚物嵌段占甲硫氨酸嵌段共聚物的质量百分数为25％～70％。

本发明提供了一种上述技术方案所述甲硫氨酸嵌段共聚物的制备方法，包括以下步骤：

将聚合物和L-甲硫氨酸-N-羧酸内酸酐进行聚合反应，得到甲硫氨酸嵌段共聚物；

所述聚合物具有式IV结构或式V结构：

优选地，所述聚合物和L-甲硫氨酸-N-羧酸内酸酐的物质的量比为1:3～150。

优选地，所述L-甲硫氨酸-N-羧酸内酸酐的制备方法包括以下步骤：

将L-甲硫氨酸与双(三氯甲基)碳酸酯进行缩合反应，得到L-甲硫氨酸-N-羧酸内酸酐。

优选地，所述缩合反应的温度为40℃～60℃；

所述缩合反应的时间为1h～3h。

优选地，所述聚合反应的温度为20℃～35℃；

所述聚合反应的时间为48h～72h。

本发明提供了一种水凝胶，包括甲硫氨酸嵌段共聚物和溶剂；

所述甲硫氨酸嵌段共聚物为上述技术方案所述的甲硫氨酸嵌段共聚物或上述技术方案所述制备方法制备的甲硫氨酸嵌段共聚物。

优选地，所述溶剂包括水、生理盐水、缓冲溶液、组织培养液和体液中的一种或多种。

优选地，所述甲硫氨酸嵌段共聚物占水凝胶的质量分数为1％～30％。

本发明提供的甲硫氨酸嵌段共聚物包含第一共聚物嵌段和第二共聚物嵌段，所述第一共聚物嵌段具有式I结构或式II结构；所述第二共聚物嵌段具有式III结构。本发明提供的甲硫氨酸嵌段共聚物中的第二共聚物嵌段，即聚L-甲硫氨酸具有氧化响应性，其侧链氧化后由疏水变为亲水，使甲硫氨酸嵌段聚合物的亲疏水性发生变化，进一步使水凝胶的结构和性质发生变化，表现出氧化响应性。另外，本发明提供的甲硫氨酸嵌段共聚物中的第一共聚物嵌段和第二共聚物嵌段均具有不同的聚合度，可以得到不同分子量的甲硫氨酸嵌段共聚物，从而形成具有不同相变温度的温度敏感型水凝胶；该水凝胶的降解周期可调控，降解产物为氨基酸和聚乙二醇，对人体无害，其氧化响应性在生物体内高浓度活性氧部位对细胞具有保护作用，并且可以实现药物分子的响应性释放。

本发明提供的甲硫氨酸嵌段聚合物的制备方法简单，原料简单易得，反应条件温和。

附图说明