[发明专利]一种纤维素接枝共聚物及其制备方法与在可注射水凝胶中的应用

说明书

本发明公开了一种纤维素接枝共聚物及其制备方法与在可注射水凝胶中的应用。纤维素的溶解采用氯化锂/N,N‑二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)体系，随后将纤维素溶解液转移至圆底烧瓶中，引入2‑溴异丁酰溴(BIBB)反应形成纤维素大分子引发剂。纤维素大分子引发剂以N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)为单体，以五甲基二乙烯三胺/溴化亚铜(PMDETA/CuBr)为催化体系，以N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂合成纤维素接枝共聚物。本发明的纤维素接枝共聚物在浓度高于5％时于常温下为可流动液体，在37℃以上时即形成不可流动的水凝胶，从而在可注射载药水凝胶领域具有潜在的应用。

技术领域

本发明涉及可注射水凝胶领域，具体涉及一种纤维素接枝共聚物及其制备方法与在可注射水凝胶中的应用。

背景技术

近年来，可注射水凝胶因其具有手术创伤微小等优势受到了广泛关注。其中，刺激响应型智能水凝胶可在外界刺激(如：温度、pH和光等)下作出自组装或者解除自组装的响应，因此此类水凝胶在药物释放领域具有巨大的应用前景。然而，合成聚合物的大规模使用被高昂的价格以及潜在的毒性所限制，因此天然多糖类可注射刺激响应型水凝胶因为具有来源广，价格低，安全，无毒，且具有生物相容性和生物可降解性等优势受到越来越多的关注。纤维素作为天然多糖之一，除了具备天然多糖的优势外，还具有表面羟基多，易于改性等化学性质。

在众多的可注射水凝胶制备方法当中，近年来利用原子转移自由基接枝聚合(ATRP)技术制备接枝共聚物引起了人们的关注。ATRP技术具有使聚合可控，可在反应前根据单体浓度直接预测产物分子量，并且通过ATRP技术制备的产物分子量分布较窄的优势。此外，利用ATRP技术生成的链具有优良的链端功能化的特点，可用来制备嵌段、均聚物、接枝共聚物、梯度共聚物等特殊结构。而且适用于ATRP技术的单体种类众多，也适合于众多工业聚合方法，如本体聚合、乳液聚合以及溶液聚合等。基于以上所述的各种优势，ATRP技术在医学方面一系列的应用应运而生。但是目前关于采用ATRP技术制备可注射水凝胶的报道并不多见。Min Liu等依托ATRP技术制备了一种由海藻酸钠/聚N-异丙基丙烯酰胺接枝共聚物组成的可注射温敏性水凝胶，但是采用的是接枝到主链法(grafting to)的接枝方法，即首先合成具有反应性官能团的聚合物主链及侧链，通过两官能团之间的化学反应，将聚合物侧链引入到聚合物主链上，这种聚合方式最大的缺陷是由于位阻大而导致接枝密度低。

而主链接枝法(grafting from),即首先合成具有引发活性中心的聚合物主链，然后通过主链上的活性中心来引发第二种单体进行聚合。这种方法不仅避免了空间位阻，而且合成方式简单。纤维素表面具有大量羟基，利于ATRP接枝改性形成纤维素大分子引发剂，然后通过主链接枝法在纤维素主链上引发单体聚合。并且也有大量的研究工作者采用ATRP技术制备纤维素自组装类聚合物，但是并没有研究者对以纤维素为原料，采用ATRP技术制备响应型可注射载药水凝胶做过系统研究。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纤维素接枝共聚物及其制备方法与在可注射水凝胶中的应用。

本发明以纤维素为原料，采用原子转移自由基接枝聚合在均相体系(LiCl/DMAc)中制备了纤维素基可注射水凝胶，提供一种新型水凝胶的制备方法，使纤维素基水凝胶在药物缓释方面的效果更加明显，应用范围更加广泛。并且本发明的可注射载药水凝胶，是在基于自组装胶束的基础上形成的，因此这种水凝胶在包载药物之后，具有释放时间久的特性，从而大大减少注射次数，减少操作。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种纤维素接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：

(1)纤维素的溶解：采用LiCl/DMAc体系溶解纤维素；

(2)纤维素大分子引发剂的形成：向步骤(1)所得溶液中逐滴加2-溴异丁酰溴反应；