[发明专利]葡萄糖触发的活性氧响应注射型复合水凝胶的制备方法

说明书

本发明提供了葡萄糖触发的活性氧响应注射型复合水凝胶的制备方法。该制备方法包括：制备获得主链具有苯硼酸的透明质酸‑氨基苯硼酸衍生物HA‑g‑PBA和丙烯酸基修饰的葡萄糖氧化酶衍生物GOx‑AC；利用巯基苯硼酸的巯基与GOx‑AC的丙烯酸酯基进行迈克尔加成反应，制备获得带有苯硼酸葡萄糖氧化酶衍生物GOx‑g‑PBA；通过GOx‑g‑PBA的羟基与聚乙烯醇的羟基形成硼酸酯动态共价键，制备获得修饰有葡萄糖氧化酶的聚乙烯醇衍生物PVA‑g‑GOx；将HA‑g‑PBA与PVA‑g‑GOx按预设比例混合后通过形成硼酸酯动态共价键，制备获得葡萄糖触发的活性氧响应注射型复合水凝胶。该制备方法简单且应用前景良好，能通过葡萄糖和活性氧双重响应调控降解周期。

技术领域

本发明涉及应用于生物医学领域的注射型水凝胶的制备方法，尤其是涉及葡萄糖触发的活性氧响应注射型复合水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子聚合物，其交联网络结构可以防止渗透，这些特性使其成为良好的药物载体，可应用于手术植入、局部针头注射和通过静脉注射的全身递送。但是目前研究和应用的大多数水凝胶都是通过物理交联作用，利用机体组织内部环境(温度、pH值和离子强度等)的改变来引发水凝胶网络的形成。温敏型海藻酸-g-聚(N-异丙基丙烯酰胺、接枝聚(N- 异丙基丙烯酰胺)和聚(甲基丙烯酸)到环状低聚糖β-环糊精上，合成了具有 pH响应和温度响应的水凝胶，可以在结肠中(pH＝7.4)同时释放甲硝唑和氧氟沙星和离子强度敏化型藻朊酸盐，高分子材料的合成为注射型水凝胶的研究和应用打下了良好的基础。然而，此类物理交联凝胶在人体组织内部的交联固化周期较长，并且交联作用较弱，大大限制了其临床的应用范围。

与物理交联凝胶相比，化学交联的凝胶展现出了其独特的优势，如交联速度快，稳定性、机械性能优良等。但是，大多数化学凝胶的交联过程需要额外加入引发剂，而引发剂往往具有较高的毒性或需要特定的引发条件，不适合在生物体内原位使用。而基于苯硼酸的水凝胶是通过硼酸和聚乙烯醇1，2-二醇形成硼酸酯共价键，其兼具物理交联和化学交联水凝胶的特性，且硼酸酯共价键具有敏感的葡萄糖和活性氧双响应特性。由于小分子糖会与水凝胶的二醇结构竞争，与硼酸间形成可逆硼酸酯键，所以水凝胶的硼酸酯键可以被病灶组织环境中存在的葡萄糖竞争而断键或被活性氧分子氧化而发生断键。

葡萄糖氧化酶是一种需氧脱氢酶，广泛存在于动植物体内，在氧气存在的条件下，可以专一催化氧化β-D-葡萄糖，生成葡萄糖酸和过氧化氢。然而与大多数蛋白质药物类似，天然GOx稳定性差、体内半衰期短和全身毒性等缺点，难以直接用于高糖环境疾病治疗。因此，基于苯硼酸和葡萄糖氧化酶共同建立的水凝胶材料将具有敏感的葡萄糖诱导的活性氧响应降解特性，这种水凝胶材料在一些具有高血糖浓度的病灶组织的局部缓释给药中将展现出广阔的临床应用前景。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种葡萄糖触发的活性氧响应注射型葡萄糖激发活性氧响应复合水凝胶的制备方法，该方法基于接有苯硼酸的透明质酸-氨基苯硼酸衍生物HA-g-PBA以及修饰有葡萄糖氧化酶的聚乙烯醇衍生物 PVA-g-GOx反应构建出一种新型注射型、可塑性强、粘附性强及生物降解时间可控的水凝胶材料。

特别地，本发明提供了葡萄糖触发的活性氧响应注射型复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

制备获得主链具有苯硼酸的透明质酸-氨基苯硼酸衍生物HA-g-PBA和丙烯酸基修饰的葡萄糖氧化酶衍生物GOx-AC；

利用巯基苯硼酸的巯基与GOx-AC的丙烯酸酯基进行迈克尔加成反应，制备获得带有苯硼酸的葡萄糖氧化酶衍生物GOx-g-PBA；

通过GOx-g-PBA的羟基与聚乙烯醇的羟基形成硼酸酯动态共价键，制备获得修饰有葡萄糖氧化酶的聚乙烯醇衍生物PVA-g-GOx；

将HA-g-PBA与PVA-g-GOx按预设比例混合后通过形成硼酸酯动态共价键，制备获得葡萄糖触发的活性氧响应注射型复合水凝胶。