[发明专利]一种自交联的抗氧化型PCA-g-CMCS/OSA席夫碱水凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供一种自交联的抗氧化型PCA‑g‑CMCS/OSA席夫碱水凝胶的制备方法，属于生物医学工程领域。步骤包括：1)通过羧甲基修饰CS得到可以在pH＞6.4范围溶解的CMCS，以期满足EDC/NHS和席夫碱的反应要求形成IPN水凝胶；2)通过碳二亚胺法将PCA接枝到CMCS上合成PCA‑g‑CMCS；3)通过改变反应pH、温度、质量浓度与OSA的醛基亚胺共轭形成席夫碱，制备抗氧化型水凝胶。引入PCA的席夫碱水凝胶具有三维多孔结构，支架孔径在100‑200μm之间分布均匀；具有较快的成胶能力；此外通过建立H₂O₂对神经细胞的损伤模型，水凝胶对H₂O₂诱导的PC12细胞氧化损伤具有明显的拮抗作用。抗氧化水凝胶能够去除慢性创面中多余的ROS，减轻氧化应激，改善创面微环境，为生物医学工程及临床应用提供新思路。

技术领域

本发明属于互穿聚合物网络复合材料生物医学工程技术领域，涉及一种自交联的抗氧化 型PCA-g-CMCS/OSA席夫碱水凝胶及其制备方法。

背景技术

原儿茶酸(Protocatechuic acid,PCA)等酚类化合物在诸多研究中已被证实具有重要的抗氧 化特性，并且在神经保护和修复氧化损伤过程中似乎是非常有价值的潜在药物，如PCA对氧 化应激、嘌呤能和胆碱能酶活性以及氧化脑损伤中失调的代谢途径的治疗作用。相比于其他 器官，肾脏、肝脏和大脑更容易发生氧化损伤的高耗氧率(20％的自身氧气消耗)，这种损伤的 特征主要体现为不饱和脂肪酸含量高，含铁量高，低水平的抗氧化剂和解毒酶，如超氧化物 歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、谷胱甘肽还原酶(Glutathione reductase,GR)等，因此PCA等酚类化合物对于以自由基过量积累为特征的持续氧化应激损伤 的疾病治疗具有广阔的临床应用前景。然而在组织工程和再生医学实际应用过程中，PCA这 种小分子活性抗氧化物质存在着稳定性较差、血液循环半衰期短和有效剂量毒性等诸多不足 之处，因而难以长效发挥其抗氧化保护作用，通常需要与其他材料结合以形成更加稳定的抗 氧化复合材料。目前已设计构建了基于PCA多种形式的新材料，包括零维结构的碳点、一维 结构的抗氧化纳米纤维、二维结构的抗氧化涂层或者薄膜以及三维结构的抗氧化纳米粒子或 者抗氧化水凝胶等等。

羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl chitosan,CMCS)是一种溶于水的壳聚糖(Chitosan,CS)衍生 物，其骨架含有多种活性官能团，当取代度达到60％以上，可以溶于酸性、中性和碱性环境。 CS的pH敏感性特点可因环境因素改变结构，在pH5的酸性条件下可溶胀成胶，可用于药 物缓释，但在碱性介质中不稳定，大大限制了其应用范围。引入羧甲基基团的CS晶体结构 遭到破坏导致结晶度下降，从而改善了CS的水溶性。CMCS水凝胶具有增强组织渗透性和 药物停留时间的特性，这使它们成为很好的药物传递载体。近年来，多酚-CS共聚物包含了 酚酸和多糖两者优良的性质，在食品包装和生物医药研究领域十分热门。现如今，很多研究 报道植物多酚因其优异的生物活性在很多领域中发挥了各种功效，如抗氧化、抗肿瘤、抑菌、 抗心脑血管疾病等。孙等采用离子交联法将CMCS与叶酸(FA)复合制备出FA-CMCS复合物， 利用断尾取血法探究复合物的凝血、止血性能，结果显示当FA和CMCS的质量比为2:5时， 二者基团的作用力最强，复合物结构最稳定，凝血、止血效果最好。本课题组如Xu等通过 碳二亚胺法制备了PCA-g-CMCS凝胶支架，表现出明显的DPPH和ABTS自由基清除活性和 抗氧化能力，并且能保持体外药物释放。另外有研究表明，多种酚酸偶联CMCS对大肠杆菌 和金黄色葡萄球菌的生长产生抑制且具有较强的抗氧化性。可以预见，基于CMCS的改性抗 氧化复合材料有望成为治疗神经退行性疾病的良好抗氧化生物材料。