[发明专利]侧基可功能化的聚氨基酸嵌段聚合物、其制备方法及响应型可逆粘附性可注射水凝胶

说明书

本发明提供了一种侧基可功能化的聚氨基酸嵌段聚合物，包括A嵌段与B嵌段。与现有技术相比，本发明以A嵌段为亲水连段，B嵌段为亲疏水可调节链段，且两者均具有不同的聚合度，可得到不同分子量的嵌段聚合物，从而形成具有不同相变温度的温度和pH敏感型水凝胶；同时B嵌段中式(III‑C)所示的嵌段可以发生质子化和去质子化，实现亲疏水性转变，进而实现溶胶凝胶的可逆性转变；而且，通过控制B嵌段的组成可以改变侧基的种类及数量，有利于材料进一步地修饰应用；再者本发明提供的聚氨基酸嵌段聚合物显著增强了材料PMMA、不锈钢和细胞等的粘附功能，扩充了温度敏感型水凝胶应用范围，有利于温度敏感型水凝胶在生物医学方面的应用。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种侧基可功能化的聚氨基酸嵌段聚合物、其制备方法及响应型可逆粘附性可注射水凝胶。

背景技术

刺激性水凝胶是一种能够感知外部物理环境(温度、pH、光、电、声、磁场和压力)和化学信号(化学物质和生物分子)的含水三维网状凝胶。在接收外部刺激后，水凝胶的三维网状结构和功能发生变化，表现出收缩/膨胀、溶胶/相分离和黏附/脱附等宏观行为。由于这种特性，水凝胶在传感器、软体机器人、化学反应开关或微阀、组织工程、药物控释、物质分离等领域具有重要的研究和应用价值。

温度敏感性可注射性水凝胶是借助三维骨架结构的温度敏感性实现溶胶和凝胶转变的智能材料。在药物释放方面，将温度敏感水凝胶溶液和药物混合后进行局部注射，随温度变化发生溶胶凝胶转变，同时将药物固定在水凝胶内部。由于水凝胶降解和药物主动扩散，使药物逐渐释放到周围组织中，发挥长效缓释的作用。尤其是具有良好生物相容性和可生物降解的聚氨基酸水凝胶，在药物缓释方面具有巨大的应用前景。并且，由于可注射水凝胶有流动性，可适合任意形状的创口，使其可用作体内原位组织培养的支架材料，可在注射过程中保护细胞免受外部剪切力的影响，而且不会造成二次伤害，患者接受度高。再者，温度敏感性可注射水凝胶在体外细胞培养方面也有很好的应用前景，而pH敏感可使培养基强度随细胞增殖而变化，避免生长抑制。因此，由于温度和pH敏感性可注射水凝胶具有应用条件温和，无需使用有机溶剂，有利于维持生物活性物质的活性，水凝胶强度可变等优点，成为药物释放载体和组织培养的研究热点之一。

现有技术公开了多种温敏和pH敏感性可注射性水凝胶，如琥珀酰化壳聚糖-6-磷酸葡萄糖水凝胶(Applied Surface Science,2020,528:146812-146821.)，聚乳酸立体络合乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)双交联温度/pH双响应水凝胶(Polymers 2020,12:2204-2219)，均可在温度和pH变化时可以实现溶胶和凝胶的可逆变化。然而，目前报道的这些水凝胶都难以在保持温敏和pH敏感性可注射性的同时具有良好的降解性和粘附性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种侧基可功能化的聚氨基酸嵌段聚合物、其制备方法及响应型可逆粘附性可注射水凝胶，本发明提供的侧基可功能化的聚氨基酸嵌段聚合物可形成温度和pH敏感型可逆粘附性可注射性水凝胶，该水凝胶不仅具有良好的生物相容性、温度敏感性、pH敏感性、粘附性、生物降解性和溶胶凝胶可逆转变性，而且可以通过调节嵌段组成和长度来改变嵌段聚合物的凝胶转变温度、pH和水凝胶的力学强度。

本发明提供了一种侧基可功能化的聚氨基酸嵌段聚合物，包括A嵌段与B嵌段；所述A嵌段如式(I)或式(II)所示；所述B嵌段包括式(III-A)～式(III-C)所示的嵌段：

其中，x₁、x₂、y、m与n均为聚合度，10≤x₁≤113，10≤x₂≤113，0≤y≤15，0≤m≤8，1≤n≤16；

R₁为C1～C5的烷基；R₂为C2～C5的端炔基；R₃如式(IV)所示：