[发明专利]一种葡聚糖水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开一种pH／氧化还原双重响应型葡聚糖水凝胶及其制备方法，属于生物医用功能高分子材料技术领域。通过高碘酸钠氧化葡聚糖制备醛基化葡聚糖，将其溶于去离子水中配制成一定浓度的水溶液，室温下，向其中加入同时含有氨基和二硫键的交联剂；调节所得溶液pH值至碱性，发生交联反应得到葡聚糖水凝胶。该方法制得的葡聚糖水凝胶的降解行为具有一定的pH及氧化还原响应性。本发明采用的制备工艺简单，实施条件温和；获得的葡聚糖水凝胶结构中含有席夫碱键及二硫键，具有pH／氧化还原双重响应性，可以作为环境响应性药物载体应用于生物材料领域。

技术领域

本发明涉及一种葡聚糖水凝胶及其制备方法，尤其涉及一种pH／氧化还原双重响应型葡聚糖水凝胶及其制备方法，属于生物医用功能高分子材料技术领域。

背景技术

水凝胶（Hydrogel）是一种通过物理或化学交联形成的具有三维网络结构的聚合物，在水溶液中能够溶胀并保持大量水分而又不能溶解。水凝胶具有较强吸收水分的能力，在许多技术领域被广泛应用，如蛋白质分离技术、隐形眼镜的制备、药物递送系统等。其中，水凝胶作为一类常用的药物载体，已成为联合化疗的有效辅助材料，其可通过改变药物进入人体的方式和在体内的分布，控制药物的释放速度并将药物输送到靶向器官。因此，水凝胶作为药物载体在药物递送系统中具有潜在的应用价值。

多糖类高分子是一种理想的水凝胶基质，其来源丰富，可从多种天然可再生资源中获得，由于其具有优越的生物相容性和生物粘附性，可以经修饰形成水凝胶结构作为药物载体应用。此类水凝胶具备生物毒性低、副作用小、生物降解性良好等特点，是制备药物释放系统的良好物质基础。

根据环境响应性刺激的不同，可将水凝胶分为pH响应型水凝胶、氧化还原响应型水凝胶、磁响应型水凝胶等，此类水凝胶在环境因素刺激作用下会发生结构、性能变化。刺激响应性水凝胶作为药物载体，因受环境刺激而表现出的行为在控制药物释放过程中起到关键作用。这种响应性使其在药物递送系统中有良好的应用价值，具有优化药物装载和释放、延长循环时间和校准靶向性等特点。在多种刺激响应型水凝胶研究中，基于人体中存在的pH梯度而进行的水凝胶型药物载体的设计和研究十分广泛。人体肿瘤组织相比于正常组织略偏酸性，因此，水凝胶作为药物载体可利用细胞内外pH值的不同来控制药物的释放情况。席夫碱结构在中性及碱性环境中具有良好的稳定性，而在酸性条件下容易发生水解断裂。由于正常的人体体液和血液环境略显碱性，肿瘤病变区域及细胞内溶酶体等结构具有偏酸性环境，因此，在水凝胶结构中引入席夫碱结构，使其可在人体正常环境下保持稳定而在酸性环境下发生降解，从而达到药物释放的目的。此外，癌变组织的外部微环境与正常的体内环境相比，癌变组织内具有较高浓度的谷胱甘肽（GSH），导致细胞内外形成较大的氧化还原电势差，这为含二硫键的水凝胶药物载体提供了在体内降解的良好环境。因此，二硫键的引入是使药物载体具备氧化还原响应特性的重要手段之一。具有pH及氧化还原双重响应性的水凝胶作为药物载体可以实现药物的多重刺激响应释放，特别是在肿瘤组织微环境刺激响应性释放领域得到了广泛关注。然而，目前主要采用多步法制备pH／氧化还原双重响应性水凝胶，反应过程及条件相对较复杂。

发明内容

针对pH／氧化还原双重响应性水凝胶作为药物载体应用的优势及其现有制备方法中存在的问题，本发明提供了一种以同时含有氨基和二硫键的小分子（胱胺二盐酸盐）作为交联剂，一步法制备分子结构中同时含有席夫碱及二硫键的葡聚糖水凝胶材料的方法。因席夫碱键及二硫键分别在酸性及还原性条件下容易降解，因此，该葡聚糖水凝胶具有pH／氧化还原双重响应性能。本发明具有反应条件温和、操作简单、易于实施等特点。

本发明通过以下技术方案实现：

一种pH／氧化还原双重响应型葡聚糖水凝胶的制备方法，具体操作步骤如下：

（1）醛基化葡聚糖的制备：