[发明专利]一种基于胞嘧啶核苷的超分子水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种超分子水凝胶及其制备方法，所述方法包括：配制同样浓度的胞嘧啶核苷、硝酸银和硼酸溶液，在室温下按一定体积比将上述三种溶液混合，迅速充分振荡使之混合均匀，静置数秒后即得到所述超分子水凝胶。所述方法简单、高效；制备的超分子水凝胶其水分含量可达98.3％，可长时间维持一定的形态不溶胀、不缩塌，具有极好的杀菌效果和生物相容性，可以作为促进伤口愈合的敷料，在药物缓释、组织工程、3D打印等领域都具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明属于生物医学和药学领域，涉及一种超分子水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

水凝胶是将水溶性化合物通过化学键、物理交缠等方式交联在一起并以水为分散介质形成的三维网络。由于其既具有很高的水分含量，又具有多孔的三维结构，能够维持一定的形态不溶胀不缩塌，水凝胶不仅广泛应用于食品和日用化学品领域，而且作为生物材料已经逐步应用于生物分析检测、药物控释系统、癌症治疗、组织工程等生物医学和药学领域。

超分子化学是关于分子间作用力和分子组装体的化学，这个概念首先由J.M.Lehn于20世纪70年代提出，超分子化学发展到今天，已经成为一门与生物、物理、材料等学科相互交叉的前沿学科。自组装是指包括有机、无机、生物大分子、粒子、离子等在内的基本单元在一定条件下自发地形成有序结构的过程。超分子自组装体通过分级生长形成多级结构是自然界中普遍存在的现象，比如DNA分子的双螺旋结构等。

近年来，依靠结构单元间高度取向的非共价作用力形成超分子聚合物得到广泛关注。在溶液中，单体单元之间通过非共价键相互作用，形成三维网络结构并将水包裹形成超分子水凝胶。相对于普通凝胶，超分子凝胶具有以下优势。(1)生物相容性好；(2)相较于通过共价键交联的水凝胶，超分子水凝胶更容易降解；(3)由于它的多孔结构，可将功能分子直接包埋其中，故超分子水凝胶在药物缓释、组织工程、催化剂等领域具有很高的应用价值。

文献中报道的超分子水凝胶的单体多为具有复杂结构的氨基酸、糖类等的衍生物，且合成方法繁琐、复杂。另外，核苷在某些金属离子存在的情况下会发生错配，例如G-K⁺-G、C-Ag⁺-C、T-Hg²⁺-T等。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于胞嘧啶核苷的超分子水凝胶及其制备方法，所述方法简单、高效，价格低廉，制备的超分子水凝胶水分含量高。

本发明以胞嘧啶核苷、硼酸和硝酸银为原料、通过硼酸二酯键和银离子与核苷碱基之间的金属配位键共同交联，获得无色、高透光性的水凝胶，其具有触变性，同时兼具良好的抗菌性能和促进创伤愈合的能力。

本发明提出的超分子水凝胶，通过银离子与胞嘧啶核苷碱基之间形成的配位键，以及硼酸与胞嘧啶核苷五碳糖上的羟基形成的硼酸二酯键共同交联而成，包括以下组分：

胞嘧啶核苷为10-100mM；硼酸为5-50mM；硝酸银为5-50mM。

为了使水凝胶清澈透明，硝酸银的摩尔浓度优选为10mM。

本发明中，所述超分子水凝胶水分含量可达98.3％，长时间维持一定的形态不溶胀、不缩塌，并且，所述超分子水凝胶具有极好的杀菌效果和生物相容性。

该超分子水凝胶通过胞苷与银离子之间的配位键以及硼酸与胞苷之间的硼酸二酯键的共同作用下形成。由于胞苷与银离子之间的配位键的作用力相对于化学键较弱，因此凝胶相较于普通的高分子凝胶在宏观上具有触变——即当给予该水凝胶一定的压力时，该凝胶会由凝胶态转变为溶液态，当压力消失后，该凝胶又由溶液态回到初始的凝胶态。由于这种触变性，该凝胶可以通过针筒等注射出来，从而用作3D打印的“墨水”，这是普通的高分子凝胶所不具备的。

本发明还提出了一种超分子水凝胶的制备方法，包括以下步骤：