[发明专利]一种生物活性超分子手性水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种生物活性超分子手性水凝胶及其制备方法与应用。所述制备方法包括：在生理pH条件下，将鸟苷和/或鸟苷衍生物、苯并氧杂硼戊环类药物分子与水溶液混合并加热至完全溶解，之后冷却至室温，制得生物活性超分子手性水凝胶；其中，所述苯并氧杂硼戊环类药物分子具有下式中任一者所示的结构：本发明利用动态共价键交联的策略将苯并氧杂硼戊环衍生物与鸟苷化合物相结合，通过简单的一步加热‑冷却过程，首次实现了在生理pH条件下，将其转化为具有高效生物活性的超分子手性水凝胶；该方法简单绿色、操作方便、反应条件温和，合成的生物活性超分子手性水凝胶可有效改善其他生物活性超分子水凝胶在负载效率低且合成复杂等方面的问题。

技术领域

本发明属于超分子凝胶技术领域，具体涉及一种生物活性超分子手性水凝胶及其制备方法与应用，尤其涉及一种基于动态共价键交联策略的生物活性超分子手性水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，具有生物活性的超分子手性水凝胶在细胞培养，组织工程，生物成像和伤口愈合等方面具有潜在的应用。制备生物活性超分子手性水凝胶的最常见策略是通过非共价相互作用将生物活性分子物理包覆到水凝胶中，或者通过共价键交联的策略将生物活性分子化学修饰于凝胶矩阵中。这样的物理包覆或共价交联不仅可以赋予水凝胶特定的功能，而且可以增强生物分子的活性。但是，将水凝胶作为载体，以弱的非共价相互作用进行物理包覆的策略具有较低的负载效率和潜在的毒副作用。通过强的共价键进行化学修饰的方法合成复杂且成本较高。开发简单可行的策略以制备具有高效生物活性的超分子手性水凝胶仍然是一个巨大的挑战。

苯并氧杂硼戊环衍生物是一类新型的抗真菌，抗病毒和抗炎药物，具有高效的生物活性。现有技术中，大多集中于研究这些药物分子与特定受体的相互作用，尚未探索将苯并氧杂硼戊环类药物分子转化为具有良好溶解性，稳定性和控释性的水凝胶剂。据报道，天然鸟苷可与不同硼酸化合物通过形成动态硼酸酯键而相互结合，并进一步自组装形成稳定的超分子水凝胶。硼酸酯键是一类特殊的动态共价键，其键能介于非共价键和共价键之间，兼具非共价键的可逆特性和共价键的相对稳定性，已被广泛用于构建刺激响应性智能凝胶材料。在碱性环境中，邻二醇与硼酸反应形成硼酸酯络合物，其稳定性与体系中的pH值密切相关。当溶液中的pH值高于硼酸化合物的pKa时，邻二醇与硼酸发生络合。但是，由于大多数硼酸的pKa值较高(8-9)，鸟苷-硼酸水凝胶通常需要在强碱性条件下(如KOH或NaOH溶液)制备，因而无法满足生物医学应用的严格要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种生物活性超分子手性水凝胶及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种生物活性超分子手性水凝胶的制备方法，其包括：

在生理pH条件下，将鸟苷和/或鸟苷衍生物、苯并氧杂硼戊环类药物分子与水溶液混合并加热至完全溶解，之后冷却至室温，制得生物活性超分子手性水凝胶；在此过程中，苯并氧杂硼戊环类药物分子与鸟苷化合物通过形成动态硼酸酯键而相互结合，并进一步自组装形成稳定的具有本征生物活性的超分子手性水凝胶。其中，所述苯并氧杂硼戊环类药物分子具有式(I)-式(IV)中任一者所示的结构：

进一步的，所述水溶液包括DMEM溶液、PBS溶液中的任意一种，且不限于此。

本发明中，生物活性超分子手性水凝胶是基于动态共价键交联策略制备的。

本发明实施例还提供了由前述方法制备的生物活性超分子手性水凝胶。

本发明实施例还提供了前述的生物活性超分子手性水凝胶于生物医学领域中的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：