[发明专利]巯基改性透明质酸及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种巯基改性透明质酸化合物及其制备方法和应用，本发明的巯基改性透明质酸的硫醇含量高、主链分子的分子量变化小，具有显著提高的粘度、保水性和抗氧化性能。本发明使用丙烯酰类化合物修饰的透明质酸与多巯基化合物通过硫醇与共轭双键的迈克尔加成反应来制备所述化合物，该制备方法能够灵活有效地控制合成产物的结构、组成、大量化合物分子末端功能基团的种类与含量等；采用生物相容性高的试剂，有效控制生产成本并降低合成工艺过程中的毒性；能够保证在采用安全性试剂和简单反应步骤的条件下，获得原材料结构和生物活性保持良好、功能基团种类和含量可按需调控的可作为细胞外基质材料巯基改性透明质酸，满足多种临床应用要求。

技术领域

本发明属于生物材料领域，具体涉及一种巯基改性透明质酸及其制备方法和用途。

背景技术

生物相容性高分子具有很多重要的生理功能，常见的生物相容性高分子包括：多糖、蛋白质以及合成性高分子等，透明质酸是一种具有代表性的生物相容性高分子。

透明质酸(Hyaluronic acid，HA)，1934年，Karl Mayer教授首次从牛眼玻璃体中提取获得天然透明质酸，天然透明质酸是由D-葡糖醛酸和N-乙酰基-D-葡糖胺的交替结构组成的天然杂多糖。其后经过数十年的研究，人们发现其在人和其他脊椎动物的结缔组织中广泛存在，例如细胞间隙、运动关节组织、脐带、皮肤、软骨、血管壁、滑液以及鸡冠等组织和器官中都含有透明质酸。透明质酸属于线性高分子多糖，结构中含有二糖重复单元，重复单元中的D-葡萄糖醛酸通过β-1,3糖苷键与N-乙酰基-D-葡糖胺连接，成千上万的二糖重复单元通过β-1,4糖苷键相连，形成整个高分子直链、线性结构。HA的链长度从约200kDa到约10MDa之间不等，最常见的大小范围为从2MDa到5MDa。超过50％的HA存在于皮肤、肺和肠组织中。此外，在关节滑液、软骨、脐带、血管壁等组织间质中也有存在。人体内HA主要发挥润滑及缓冲作用、填充和扩散屏障、以及清除自由基等生理功能。目前市场上所用的HA产品可以从动物组织中提取，如鸡冠、眼玻璃体、脑软骨、关节液等，也可由细菌发酵而制备，如链球菌、绿脓杆菌等。

近年来，随着对HA的深入研究，HA已广泛应用于医药领域，如用于制备药物传递系统，用于骨科疾病和眼科疾病的治疗、手术后粘连的预防及软组织修复等，HA的应用已成为组织工程与再生医学领域的研究热点。

尽管天然HA具有极好的生物相容性和抗炎等作用，天然HA存在较弱的机械强度以及易降解性。因此作为组织工程支架材料，HA必须经过适当的化学改性或与其他材料搭配使用，以改善这些不足，更好地发挥其生物作用，为细胞的存活和功能及组织的修复和再生提供良好的环境。HA可通过分子间物理作用，如氢键、静电作用、疏水作用及链间缠结等进行暂时性物理交联，此过程为可逆交联。未经修饰的HA很难具有协同作用，不能形成稳定的水凝胶。高浓度高分子量的未修饰HA可形成凝胶状溶液，但不存在化学交联。此类凝胶不需额外交联剂，但凝胶力学性能差，体内代谢快，不能满足多数组织工程学的应用要求。

易降解的天然HA可通过化学改性获得较好的物理稳定性和机械强度。HA的化学交联一般可通过小分子交联剂实现HA分子内或分子间交联，也可通过对HA进行化学修饰，引入反应性官能团后来实现交联。HA分子结构中有大量的伯、仲羟基以及羧基等基团，因此，可以用双官能团小分子交联剂对其进行交联，如环氧化合物、戊二醛、二乙烯基砜、多功能酰肼类化合物等。此外，HA分子侧链上的基团经过化学修饰可获得功能化HA，如醛基化HA、酰肼化HA、硫醇化HA(即巯基化HA)、双键化HA等。功能化HA通过自身进行交联或与其他成份交联，可获得一类具有优良力学性能和降解性能的水凝胶。HA也可与其他成分的生物功能材料搭配使用，相互取长补短，从而获得具有优良性质的三维支架材料。

其中，巯基化HA因其特有的化学性质，十分适合抗氧化保健品、生物医药、医疗美容整形以及化妆品等领域的应用。

现有的巯基化HA的制备，主要有以下方法：