[发明专利]温度响应性可逆水凝胶的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种温度响应性可逆水凝胶的制备方法及应用，属于生物材料领域，该温度响应性可逆水凝胶随温度的变化实现可逆的“溶胶‑凝胶”转变，可作为水凝胶敷料和注射水凝胶，同时实现对不同药物的负载和控释。该温度响应性可逆水凝胶的制备方法，包括以下步骤：配制能够自组装形成一维纳米结构的多肽的水溶液，溶液中多肽的浓度大于其自组装临界浓度，放置，使其完成自组装；将聚N‑异丙基丙烯酰胺溶于Tris缓冲溶液，过夜放置，搅拌得到聚N‑异丙基丙烯酰胺溶液；将上述自组装完成的多肽溶液与上述聚N‑异丙基丙烯酰胺溶液于30℃下混合，得终态溶液，终态溶液温度≥32℃时，得到水凝胶。

技术领域

本发明涉及生物材料领域，尤其涉及一种温度响应性可逆水凝胶的制备方法及应用。

背景技术

智能水凝胶具有对外界环境刺激产生应答的特性，在功能“开关”材料、药物缓释材料、敷料以及可注射水凝胶等方面有重要的应用，是当前生物材料领域的研究热点。

其中，温度敏感型水凝胶是指体系体积或者相行为等随温度而变化的水凝胶，作为药物缓释材料具有独特优势。比如，水凝胶在低于人体温度时可以处于收缩状态，很好地实现对药物的包埋，而在人体温度时处于溶胀状态，包埋的药物分子可以自由扩散到人体组织，实现有效的可控释放。大多数温度敏感型水凝胶是基于温度变化时聚合物分子聚集状态的变化实现凝胶体积或者强度的变化，而一般难以实现“溶胶-凝胶”的可逆转变。

温度敏感型聚合物“聚N-异丙基丙烯酰胺”(PNIPAM)是热缩型温敏聚合物，分子内既含有疏水基团又有亲水基团。在温度比最低临界转变温度(LCST)低时，主要起作用的是酰胺基团与水分子之间的作用力，保持高分子的溶胀状态。随温度的上升超过LCST时，高分子内部和高分子之间的疏水作用增强，这使得水分子与高分子链的结合被破坏，水分子被排出从而产生相变。但是，PNIPAM溶液自身随温度升高无法形成水凝胶，更无法实现“溶胶-凝胶”的可逆转变。多肽一维纳米结构则由于其氨基酸组成，具有很好的生物相容性和较低毒性，这种结构可以提供表面基团或者疏水内部空腔对药物分子进行结合和负载，是药物控释应用的理想材料，但是其并不具备温度响应性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温度响应性可逆水凝胶的制备方法及应用。通过N-异丙基丙烯酰胺溶液与自组装多肽溶液的混合得到互穿网络型二元复合体系，将前者的温度响应性和后者的药物负载及释放性能有效结合，成功制备随温度的变化具有可逆的“溶胶-凝胶”转变性能的材料，可作为水凝胶敷料和可注射水凝胶，实现对药物的负载和控释。

本发明一方面提供了一种温度响应性可逆水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

配制能够自组装形成一维纳米结构的多肽的水溶液，溶液中多肽的浓度大于其自组装临界浓度，放置，使其完成自组装；

将聚N-异丙基丙烯酰胺溶于Tris缓冲溶液，过夜放置，搅拌得到聚N-异丙基丙烯酰胺溶液，浓度为5-40mg/mL；

将上述自组装完成的多肽溶液与上述聚N-异丙基丙烯酰胺溶液于20-30℃下按照如下复配条件进行混合，得终态溶液，复配条件为：终态溶液中多肽的浓度为大于其自组装临界浓度且同时保持均匀分散的浓度，终态溶液中聚N-异丙基丙烯酰胺的浓度为1.0-40mg/mL；

调节终态溶液温度，终态溶液温度≥32℃时，得到水凝胶；终态溶液温度＜32℃时，得到溶胶。

作为优选，所述能够自组装形成一维纳米结构的多肽选自I₃K、A₆K、I₃CGK、Nap-FFGPLGLARKRK、V₃G₃I₃A₃K₃、K₃G₃A₃V₃I₃中的一种。