[发明专利]基于功能化双网络的刺激响应水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了基于功能化双网络的刺激响应水凝胶及其制备方法和应用。以质量份数计，刺激响应水凝胶的原料组成为：1～5份含有氨基的烯丙基化高分子、10～50份丙烯酸衍生物、0.1～0.5份光引发剂、0.1～1份交联剂和100～400份水；原料发生聚合反应后产物在醛溶液中浸泡，再用去离子水浸泡，得到基于功能化双网络的刺激响应水凝胶。本发明制备的水凝胶具有可简易控制的分子开关‑席夫碱键，该水凝胶可对负载的药物提供有效保护，提高药物的累计释放量，延长药物累计释放时间，具有良好的载药性能，可控性强，在药物控释等方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明特别涉及一种刺激响应性的水凝胶，特别是涉及一种基于功能化双网络的刺激响应水凝胶及其制备方法和应用，属于生物材料技术领域。

背景技术

水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料，它具有亲水性，不溶于水，但能够吸收大量水分。作为一种智能的聚合物，刺激响应性的水凝胶可以对不同的外界条件(如：温度、pH值、磁场、电场、溶剂、光等)产生相应的结构或性能上的变化，故而，刺激响应性的水凝胶被广泛应用于药物传递、组织工程、记忆开关元件及生物传感器等领域。

在药物控释方面，中国发明专利申请CN108434093A公开了一种用羧甲基壳聚糖和氧化葡萄糖制得具有席夫碱键的可注射水凝胶，该水凝胶主要通过药物浓度的梯度驱动来进行释放，没有将席夫碱键运用在控释过程。中国发明专利申请CN106492220A公开了一种介孔硅纳米粒子和透明质酸-壳聚糖基的复合水凝胶，通过包封法使得模型药物较好地储存在孔道内，并降低药物的扩散速率。为解决传递过程中药物不能定点作用的问题，中国发明专利申请CN104888229A公开了一种利用太阳光引发，制得单(6-琉基-6-去氧)-β-环糊精接枝的聚甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶。但上述水凝胶的制备较为复杂，而且水凝胶的载药量较低，选择的模型药物实用性差，也不能满足药物在复杂条件下的高效释放，控释的条件有待提高。

双氯酚酸钠(Diclofenac sodium)，化学名2-[(2,6-二氯苯基)氨基]-苯乙酸钠，是一种为强效解热镇痛消炎药，其消炎作用是吲哚美辛的2～2.5倍，较乙酰水杨酸强26～50倍。Dragan等(ACS Applied Materials&Interfaces，2016,8(19)，12018-12030)报道了一种能在胃环境和肠环境下控释双氯酚酸钠的互穿网水凝胶，该水凝胶通过甲基丙烯酸二甲氨乙酯和丙烯酰胺聚合而得，操作简单，且有着较高的累计释放率(约85％)。然而，水凝胶制备过程中使用四甲基乙二胺作促进剂，过硫酸铵作引发剂，该促进剂具有强神经毒性，且单体之一的丙烯酰胺具有遗传毒性和致癌性，故而，这种水凝胶往往具有潜在毒性。在药物释放过程中，水凝胶的累计释放时间最大为600分钟，且释放集中在200分钟左右，所以，这种没有可控开关的简单水凝胶药物缓释方面效果较差。

当前有许多控释药物的水凝胶，但是这些水凝胶并没有涉及特殊的分子开关，其释放途径大都是改变离子相互作用以实现药物与水凝胶的分离，缺少分子开关的驱动；此外，天然高分子(如：壳聚糖、琼脂、纤维素等)和聚合物相结合的双网络水凝胶低毒、易得、成本低，但是，目前此类水凝胶并未设计功能化的双网络结构来负载或释放目标药物。在实际的药物释放体系中，缺少能灵活控制结构来实现药物定向输送的水凝胶，因此，需要开发一种具有特殊功能的双网络水凝胶以满足药物控释体系中简单控制、高效释放、定向释放、缓慢释放等具体需求。

发明内容

本发明目的在于克服一般pH响应水凝胶在药物释放中的不足，设计具有控制药物释放的分子开关，提供一种安全性好，药物缓释上效果好，具有分子开关响应的基于功能化双网络的刺激响应水凝胶及其制备方法，该制备过程以水为溶剂，反应条件温和，后处理简单，可操作性强。

本发明的另一目的在于提供基于功能化双网络的刺激响应水凝胶的应用，在模拟肠环境的条件下该水凝胶对目标药物提供一定的保护，在模拟胃环境的条件下目标药物能与水凝胶有效分离，实现药物定向传输和高效释放，增加药物的累计释放量并延长其累计释放时间，使得该水凝胶能够成为优异的药物控释载体。