[发明专利]一种聚乙二醇基水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚乙二醇基水凝胶及其制备方法和应用，属于凝胶材料制备技术领域。其制备方法包括：以四臂聚乙二醇氨基、降冰片烯为原料，在缩合剂HATU和有机碱DIPEA的辅助作用下合成四臂PEGNB；然后将PEGNB、聚乙二醇二硫醇和光引发剂I2959在紫外作用下引发点击化学反应从而形成凝胶，然后在成胶的基础之上，使用精氨酰‑甘氨酰‑天冬氨酸三肽对PEG基水凝胶进行修饰得到。本发明制备技术步骤简单，通过光催化作用形成共聚物，避免了催化剂难去除的问题。本发明可以通过改变水凝胶前体配方中物质的配比，从而实现水凝胶的硬度和机械性能的可控性。本发明成胶时间较短，凝胶稳定性良好，建立了一种新的模拟体内细胞外基质的体外研究模型。

技术领域

本发明涉及凝胶材料技术领域，具体涉及一种聚乙二醇基水凝胶的制备 方法及其应用。

背景技术

聚乙二醇(Polyethylene glycol，PEG)是一种水溶性高分子化合物，具 有低毒性、不凝血性以及良好的生物相容性等诸多优点而被广泛应用于医 药、卫生、化工、食品等领域。PEG的一项重要应用即是制备成为水凝胶。 水凝胶是由一种或多种单体采用化学引发、电离辐射或紫外照射聚合并交联 而得到的高度亲水性聚合网状物。通常情况下，在形成水凝胶的过程中，需 要加入少量的交联剂。水凝胶在生物医学领域有着广泛的应用。PEG基水凝 胶相比于其它人工合成的生物材料，更类似于活体组织。

目前，已知的PEG基水凝胶的制备方法比较多，如狄尔斯-阿尔德环加 成反应、叠氮-炔反应和肟化反应等，但普遍存在以下缺点：

(1)制备流程复杂，催化剂难以去除，容易产生其他混合物质；

(2)水凝胶成胶效果差，水凝胶机械性能不佳；

(3)容易产生免疫原性，影响其生物相容性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种聚乙二醇基水凝胶的制备 方法及其应用，本发明以四臂聚乙二醇氨基、降冰片烯为原料，缩合剂HATU 和有机碱DIPEA为辅助合成四臂PEGNB；然后将PEGNB、聚乙二醇二硫 醇和光引发剂I2959在紫外作用下引发点击化学反应从而形成凝胶，然后在 成胶的基础之上，使用精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸三肽对凝胶进行修饰得到水 凝胶材料。其具体技术方案如下：

一种聚乙二醇基水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)合成四臂PEGNB

以四臂聚乙二醇氨基溶液与降冰片烯溶液为原料，缩合剂HATU和有机 碱DIPEA为辅助，在惰性且密封的条件下进行反应，得到PEGNB溶液，然 后将所述PEGNB溶液加入至冰乙醚中搅拌，通过抽滤得到蜡状物，将所述 蜡状物进行纯化，得到四臂PEGNB；

(2)制备聚乙二醇基水凝胶

将步骤(1)制得的PEGNB与聚乙二醇二硫醇、I2959工作液和去离子 水混合，得到水凝胶前体溶液，将水凝胶前体溶液滴加至经TMPTMA处理 的下玻片上，然后盖上经硅烷偶联剂处理的上玻片并在紫外条件下照射成 胶，然后取下上玻片，将I2959工作液和RGD工作液的混合液滴加在成胶 的凝胶表面，再次盖上上玻片在紫外条件下照射，制得聚乙二醇基水凝胶。

为获得不同弹性模量的PEGNB水凝胶，通过调整各制胶成分的比例即 可实现，一般PEGNB的质量百分比浓度为6～12wt％，聚乙二醇二硫醇质量 百分比浓度为1.1～4.4wt％，I2959质量百分比浓度为0.5～5wt％，去离子水质 量百分比浓度为80～92wt％。

本发明通过原料选取以及结合硫醇-烯-点击化学反应原理得到四臂聚乙 二醇降冰片烯水凝胶，其能够用于模拟细胞膜外基质，且软硬度可调，适用 于健康或病理状态下的研究，用途广泛，且整个制备过程简单，成胶时间短， 得到的胶体稳定性良好，生物相容性也得到很好提高。下面结合本发明选取 的原料对本发明制备过程的两个阶段进行进一步说明。