一种互穿网络聚合物超多孔水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属高分子材料技术领域，具体为一种互穿网络聚合物超多孔水凝胶及其制备方法和应用。本发明专利技术的互穿网络聚合物超多孔水凝胶含有两种聚合物，一种是由至少一种不饱和烯单体和多烯交联剂聚合形成交联聚合物，另一种是线性多糖类聚合物和交联剂聚合形成的交联多糖类聚合物，并具有互穿网络结构和超多孔结构。其按如下步骤制备：将至少一种不饱和烯单体、一种多烯交联剂、一种线性多糖类聚合物和一种起泡剂混合形成半互穿网络聚合物超多孔水凝胶，通过线性多糖类聚合物交联，形成全互穿网络聚合物超多孔水凝胶。其可用于蛋白质多肽口服给药系统。与现有技术相比，其具有蛋白酶抑制和打开上皮细胞紧密连接的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属高分子材料
，具体涉及一种互穿网络聚合物超多孔水凝胶及其制备方法和在药剂学中的应用。
技术介绍
水凝胶是含有网络结构的交联的亲水性高分子聚合物。它在水中不溶，但能吸收大量的水分。水凝胶的研究始于二十世纪六十年代，由于其具有生物相容性及生物可降解性等性质，可广泛用于医学、生物学以及药学领域，到目前为止已专利技术了多种水凝胶。互穿网络聚合物(Interpenetrating Polymer Networks，IPN)，是一类多相多组分高分子材料，由两种或两种以上分别形成的聚合物网络通过大分子链之间的永久缠结(或互穿)形成的独特聚合物合金，其聚合物网络之间交联，或既聚合又交联。按照聚合物网络形成的先后顺序，可将IPN分为两类同时互穿网络聚合物(SIN)和分步互穿网络聚合物。两种聚合物网络同时产生则为同时互穿网络聚合物；而一种单体在另一种聚合物中聚合，所形成的聚合物则为分步互穿网络聚合物。按照聚合物的交联与否可将IPN分为全IPN和半IPN两种，聚合物均为交联的，称为全IPN；两种聚合物中一个组分是交联的，另一组分是线性的，称为半IPN。聚合物的互穿网络结构使其具有多种独特性能，如机械强度较高且柔韧性好。1998年，Chen等合成了超多孔水凝胶(Superporous Hydrogels，即SPH)(Synthesis andcharacterization ofsuperporous hydrogel composites，J.Contr.Rel.，2002，6573-82)。其为一种含有大量大孔的新型的水凝胶。同传统水凝胶相比，其具有快速溶胀的性能，但机械强度较差。Chen和Dorkoosh等合成了第二代超多孔水凝胶-超多孔水凝胶复合物(SPHC)(Synthesis and characterization of superporous hydrogel composites，J.Contr.Rel.，2002，6573-82；Preparation and NMR characterization of superporous hydrogels(SPH)and SPHcomposites，Polymer，2000，418213-8220)。即在SPH原有的聚丙烯酸-丙烯酰胺骨架中加入亲水性聚合物交联羧甲基纤维素钠。使其既具有超多孔水凝胶的快速膨胀的性质，同时因该材料的加入，机械强度增加。SPH和SPHC具有抑酶、促渗及同小肠黏膜紧密接触的作用，可作为蛋白质多肽类药物口服给药的载体。第二代超多孔水凝胶SPHC的机械强度虽有所改善，但其在完全溶胀时，因不具有弹性，较脆，在外界各种力的作用下，易碎。Yang等和Kim等合成了第三代超多孔水凝胶-超多孔水凝胶互穿网络聚合物(IPN-SPH)(Semi-interpenetrating polymer networksuperporous hydrogels based on poly(3-sulfopropyl acrylate，potassium salt)and poly(vinylalcohol)Synthesis and characterization，J.Bioactive Compatible Polymers，2004，19(2)81-100；Swelling and mechanical properties of superporous hydrogels ofpoly(acrylamide-co-acrylic acid)/polyethylenimine interpenetrating polymer networks，Polylmer，2004，45189-196)。即将水溶性聚合物溶胀加入到SPH原有的聚丙烯酸-丙烯酰胺骨架中，使其以网络的形式互相贯穿结合。该聚合物具有弹性，可经受拉伸、挤压、扭曲等各种力的作用。上述聚合物中使用的水溶性聚合物为聚乙烯醇和聚乙二胺，因聚乙烯醇和聚乙二胺本身的性质和毒性的限制，使得它们不宜作为蛋白质多肽类药物口服给药的载体。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种机械强度高、弹性好、无毒性限制的互穿网络聚合物超多孔水凝胶及其制备方法，并提供这种互穿网络聚合物超多孔水凝胶的应用，以克服现有技术的不足和缺陷。本专利技术的构思和原理如下壳聚糖(chitosan)是由甲壳质脱乙酰基后得到的一种天然高分子氨基多糖。其吸水溶胀，可作为崩解剂。壳聚糖及其衍生物可黏附于黏膜，从而延长药物在消化道内的滞留时间，延缓药物的释放，提高药物的生物利用度。作为吸收促进剂，N，N，N-三甲基壳聚糖盐酸盐、N-羧甲基壳聚糖等在中性及微碱性条件下可显著提高消化道黏膜通透性，这是由于壳聚糖及其衍生物分子带正电荷，可与细胞膜连接，使得细胞间紧密结合蛋白的结构发生改变，从而打开细胞间的紧密连接，而且此作用是可逆性的，不会对黏膜上皮的紧密结构造成损伤。另外，N-羧甲基壳聚糖上的羧基可以螯合酶的辅助因子和Zn2+，保护蛋白质多肽类药物免于消化道内多种酶的破坏。海藻酸钠(sodium alginate)属多糖类的线形聚电解质，是由甘露糖醛酸(M)和古洛糖醛酸(G)1，4连结的嵌段共聚物，包括G和M各自形成的均聚物和GM形成的交替聚合物。海藻酸钠在正常的生理条件下具有较好的溶解性与生物降解性。其分子上糖基具有增强蛋白质稳定性的作用，有利于蛋白质多肽类药物的给药。本专利技术在超多孔水凝胶中加入互穿网络结构，形成一种新型的互穿网络聚合物超多孔水凝胶，使其既具有超多孔水凝胶的快速溶胀的性质，同时因聚合物具有互穿网络结构，机械强度增加，并且具有打开细胞间紧密连接、抑制蛋白酶和保护蛋白质多肽物质的作用，从而使得该互穿网络聚合物水凝胶有利于蛋白质多肽类药物的口服给药。本专利技术的技术方案如下本专利技术提供的互穿网络聚合物超多孔水凝胶，含有两种聚合物，一种是由至少一种不饱和烯单体和多烯交联剂聚合形成的交联聚合物，另一种是线性多糖类聚合物和交联剂聚合形成的交联多糖类聚合物，并具有互穿网络结构和超多孔结构。其中线性多糖类聚合物与交联聚合物的重量比例在0.05∶100到40∶100的范围内。多烯交联剂与不饱和烯单体的重量比例在0.01∶100到10∶100的范围内。用于线性多糖类聚合物聚合的交联剂与线性多糖类聚合物的重量比例在1∶100到100∶100的范围内。所说的不饱和烯单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸盐类、甲基丙烯酸盐类、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、丙烯酸酯的盐类或酸类、甲基丙烯酸酯的盐类或酸类、丙烯酸的酰胺类、甲基丙烯酸的酰胺类、丙烯酸的N-烷基酰胺类、甲基丙烯酸的N-烷基酰胺类、丙烯酸的N-烷基酰胺类的盐类和酸类、甲基丙烯酸的N-烷基酰胺类的盐类和酸类、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酰胺衍生物、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺衍生物中一种或一种以上。通常所用的不饱和烯单体为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、2-羟乙基甲基丙烯酸酯、2-羟丙基甲基丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸、3-磺丙基-丙烯酸钾盐中的一种或一种以上。所说的多烯交联剂为N，N-亚甲基-双丙烯酰胺(Bis)、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、哌嗪二丙烯酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互穿网络聚合物超多孔水凝胶，其特征在于含有两种聚合物，一种是由至少一种不饱和烯单体和多烯交联剂聚合形成交联聚合物，另一种是线性多糖类聚合物和交联剂聚合形成的交联多糖类聚合物，并具有互穿网络结构和超多孔结构；其中，线性多糖类聚合物与交联聚合物的比例在０．０５∶１００至４０∶１００，多烯交联剂与不饱和烯单体的比例在０．０１∶１００至１０∶１００，用于线性多糖类聚合物聚合的交联剂与线性多糖类聚合物的重量比例在１∶１００到１００∶１００的范围内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：印春华，殷黎晨，唐翠，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]