[发明专利]一种X射线显影热致水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明属于生物医用高分子材料技术领域，公开了一种X射线显影热致水凝胶及其制备方法与应用。本发明利用合成所得的含碘聚碳酸酯聚合物作为大分子显影剂与热致凝胶化的两亲性嵌段聚合物共混，通过两亲性嵌段聚合物的增溶作用使含碘聚碳酸酯大分子均匀地分散于水体系中，得到了具有X射线显影能力的热致水凝胶体系。该体系在常温下为具有良好流动性的溶胶，注射至体内后在体温下原位形成凝胶，同时具有优异的X射线显影性能，能够通过CT成像技术并结合三维重构技术获取其在体内的立体形貌、体积等参数，为热致水凝胶体内原位的可视化检测和无损示踪提供了一种直观的技术手段。

技术领域

本发明属于生物医用高分子材料技术领域，具体涉及一种X射线显影热致水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

基于两亲性嵌段共聚物的热致水凝胶是一种以水为主要分散介质的具有三维空间网络结构的聚合物水体系，其特性包括溶胶-凝胶相转变、生物相容性和生物可降解性。该类水凝胶的温敏特性使其在低温下可注射，注入体内后快速在植入部位原位形成凝胶，具有使用方便、微创等特点，同时其嵌段共聚物合成简单、结构和性能可调控，已被广泛用于诸如药物递送、伤口修复以及组织再生等生物医学领域。此外，这些两亲性嵌段共聚物能够在水中自发形成核壳结构的胶束，可以增溶其它的疏水分子或药物。

值得关注的是，基于两亲性嵌段共聚物热致水凝胶材料在体内发挥效用时所发生的降解行为对药物控释、组织修复的效果有着密切影响。因此，掌握体内降解过程并揭示降解机理对于更好地发挥热致水凝胶在生物医学领域的应用至关重要。材料体内降解行为的研究方式可分为侵入式和非侵入式。侵入式研究即解剖观察，存在动物消耗量大、成本高的缺点，而非侵入式观察主要利用荧光成像、磁共振成像和CT成像等体内成像技术手段对植入动物体内的材料进行无损地示踪。其中，由于CT成像具有成像深度深、分辨率高的特点而备受青睐。CT成像是根据物质吸收X射线的程度来显示物体的构造情况，而通常情况下的热致水凝胶材料一般只含有C、H、O、N等相对原子质量较低的元素，对X射线吸收较弱导致难以在CT下成像检测。为了使热致水凝胶具有X射线显影性能，可通过以下两种方式对热致水凝胶材料进行改造或修饰。

制备具有X射线显影性能的热致水凝胶有两种方式——物理方法和化学方法。物理方法是指将具有成像能力的小分子/聚合物通过封装或共混的方式引入到体系内形成均一稳定的整体，使材料整体具有成像能力；而化学方法是指通过如聚合、接枝、端基修饰或表面改性等方法将显影基团引入到聚合物中，使其具有成像能力。物理方法中的封装或共混小分子成像造影剂的方式虽然可以实现热致水凝胶材料的可视化，但由于小分子成像造影剂在体内的快速扩散而使热致水凝胶材料仅在短期可视，并且小分子成像造影剂的快速泄漏还会引起潜在的全身毒性。而化学方法——在具有温敏特性的两亲性嵌段共聚物的分子链中引入具有X射线显影特性的基团，这种做法极可能会破坏聚合物原有的温敏特性，直接构建具有X射线显影性能和温敏特性的两亲性嵌段聚合物难度较大、成本较高。

目前，对X射线显影的热致凝胶体系鲜有报道，专利CN104645356B公开了一种利用含碘小分子材料修饰PEG/聚酯嵌段共聚物，制备X射线显影热致水凝胶的方法。但是，该方法能够引入的碘含量依然相对非常有限，必须通过提高聚合物的整体浓度来实现凝胶的X射线显影。

因此，开发一种可以与各种热致凝胶化的两亲性嵌段聚合物共混的大分子造影剂，以便于通过两亲性嵌段聚合物的增溶作用使含碘大分子造影剂均匀地分散于水体系中，以期可以在提高碘含量的同时兼顾体系的热致凝胶化的特性，就成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种具有超高碘含量(超过50％重量百分比)的两亲性含碘聚碳酸酯基聚合物作为大分子成像造影剂，并通过热致凝胶化的两亲性嵌段聚合物的增溶作用将含碘聚碳酸酯大分子均匀地分散于体系中，实现在提高碘含量的同时兼顾体系的热致凝胶化的特性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：