基于聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了基于聚N‑苯基甘氨酸‑聚乙二醇水凝胶的制备方法及其应用，制备方法为，先制备聚N‑苯基甘氨酸‑聚乙二醇纳米复合物（PPG‑PEG），再将PPG‑PEG纳米复合物粉末和环糊精（α‑CD）分别配制成一定浓度的水溶液，将两者混合均匀，室温静置一段时间，得到聚N‑苯基甘氨酸‑聚乙二醇水凝胶。本发明专利技术制得的水凝胶的紫外吸收峰转移至近红外第二窗口，通过近红外第二窗口激光照射可增加激光穿透深度，降低活体组织对激光的吸收,减小对正常组织的损伤。此种水凝胶具有温度及剪切敏感双重响应的可注射型智能水凝胶，能负载化疗药物从而实现药物的定点按需释放，是增强化疗及光热联合治疗的光热水凝胶运载体系。

Preparation and application of poly N- phenyl glycine polyethylene glycol hydrogel

The invention discloses a preparation method and application based on poly (N) phenyl glycine polyethylene glycol hydrogel. The preparation method is to prepare poly (N) phenyl glycine polyethylene glycol nanocomposite (PPG PEG), and then prepare PPG PEG nanocomposite powder and cyclodextrin (alpha CD) into a certain concentration of aqueous solution, respectively. The mixture of N and phenyl glycine hydrogel was obtained at room temperature for a period of time. The ultraviolet absorption peak of the hydrogel made by the invention is transferred to the near infrared second window, and the laser penetration depth can be increased by the near infrared second window laser irradiation, and the absorption of the living tissue to the laser can be reduced and the damage to the normal tissue is reduced. This hydrogel has an injectable intelligent hydrogel with dual response of temperature and shear sensitivity. It can load chemotherapeutic drugs to release drug at fixed points. It is a light water gel carrier system to enhance the combination of chemotherapy and photothermal therapy.

【技术实现步骤摘要】
基于聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种光热治疗试剂，属于生物医用材料
，具体涉及一种基于聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶的制备方法及其在近红外第二窗口的应用。
技术介绍
光热治疗是一种在激光照射下光热材料吸收近红外光，将光能转换为热能，使肿瘤组织产生高热从而杀死病变细胞的疗法。其具有精准、高效、可控、无创、副作用低等特点。近几年来，近红外激光由于其对活体组织的穿透能力强而被广泛应用于热疗。其中，大部分纳米粒子的吸收处于近红外第一窗口（750nm~900nm），相较之下，近红外第二窗口激光对血液和活体组织的吸收和散射更小，对活体组织具有更强的穿透能力。因此，研究具有近红外第二窗口吸收的热疗纳米粒子是一个值得探索和发展的方面。目前光热治疗通常是将光热材料制备光热纳米粒或水凝胶制剂进行治疗。智能光热水凝胶具有可原位注射及可重复治疗的特点，对于易复发性肿瘤有较好的疗效。同时水凝胶具有光热触发的温度响应性，可用于药物负载的定点按需释放，使其智能和可控性更强。聚N-苯基甘氨酸是一种类聚苯胺结构的高分子，聚苯胺能够被路易斯酸、过渡金属和碱金属离子等进行掺杂，可以使聚苯胺骨架的苯-苯结构转变为苯-醌结构，从而使紫外-可见吸收峰红移至近红外区域。这一特点使聚苯胺具备作为光热试剂的潜能。2011年由Yang等将聚乙二醇化的脂肪酸修饰到聚苯胺上实现水溶性后，用于癌细胞的光热消融治疗（Yang,J.Choi,D.Bang,E.Kim,E.-K.Lim,H.Park,J.-S.Suh,K.Lee,K.-H.Yoo,E.-K.Kim,Y.-M.Huh,S.Haam.Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,441-444.）之后陆续有研究报道用F127(J.Zhou,Z.G.Lu,X.J.Zhu,X.J.Wang,Y.Liao,Z.F.Ma,F.Y.Li.Biomaterials2013,34,9584-9592.)及透明质酸（B.-P.Jiang,L.Zhang,Y.Zhu,X.-C.Shen,S.-C.Ji,X.-Y.Tan,L.Cheng,H.Liang.J.Mater.Chem.B,2015,3,3767-3776）等得到非共价复合水溶性聚苯胺纳米粒进行光热治疗。上述制备的聚苯胺类高分子光热试剂的激光为近红外第一窗口的激光，而尚未有制备成光热水凝胶在近红外第二窗口的激光进行治疗的报道。环糊精是一种从淀粉提取的环状低聚糖，因具有内腔疏水，外腔亲水的结构，能与高分子发生主客体自组装形成准聚轮烷凝胶。1994年，日本科学家研究发现环糊精（α-CD）与高分子量的能够形成超分子水凝胶。α-CD可以通过主客体识别作用到PEG链端形成管道状的准聚轮烷结构(PPR)，利用PPR之间强的氢键作用形成物理交联点，并与未包合的PEG链共同作用形成了具有三维空间网状结构的水凝胶。并发现这类水凝胶具有温度敏感的溶胶—凝胶可逆转化的相转变性质。此后大量文献报道环糊精与线型、梳型、星型、树型高分子发生主客体自组装，形成环糊精基准聚轮烷超分子(CD-PPR)水凝胶。CD-PPR水凝胶通常具有剪切敏感和温度敏感的双重智能响应性，被广泛用于药物控释研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶的制备方法及其应用，该水凝胶在近红外光第二窗口的激光照射下具有高的光热转换效率，且能负载化疗药物，实现化疗及光热协同治疗。本专利技术基于聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶的制备方法，包括如下步骤：（1）制备聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇纳米复合物（PPG-PEG）取N-苯基甘氨酸(PG)单体溶于酸性水溶液中，控制温度0-5℃；取聚乙二醇（PEG）加入上述PG单体的酸性水溶液中，搅拌混合均匀，制得PG-PEG酸性水溶液；再取与N-苯基甘氨酸(PG)单体等摩尔量的过硫酸铵（APS）溶于酸性溶液中，再将APS酸性溶液缓慢滴加到上述PG-PEG酸性水溶液中，保持冰浴，之后升至室温反应后，得到墨绿色溶液；透析后冷冻干燥，即可得到聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇纳米复合物（PPG-PEG）粉末；（2）制备聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶将得到的聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇（PPG-PEG)纳米复合物粉末和环糊精（α-CD）分别配制成一定浓度的水溶液，按聚氧乙烯链段(EG单元)和α-CD的包合摩尔比，即n(CH2CH2O):n(α-CD)=1~4:1，将两者混合均匀，室温静置一段时间，得到聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶。进一步地，步骤（1）所述N-苯基甘氨酸（PG）单体与聚乙二醇（PEG）的质量比为1:16，混合于酸性溶液中，搅拌30-40分钟充分物理混合均匀；所述将APS酸性溶液缓慢滴加到PG-PEG酸性水溶液中，滴加约3h，保持冰浴5h，之后升至室温反应24h得到墨绿色溶液。进一步地，步骤（1）所述的酸性水溶液为0.1M的硫酸水溶液。进一步地，步骤（1）所述透析采用截留分子量为8000~14000Da透析袋透析3天，每天换三次水；用冻干机将所得溶液冷冻干燥。进一步地，步骤（2）中进行包合交联，所述聚氧乙烯链段指聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇纳米复合物中的EG单元，所述混合比例，EG单元和α-CD的包合摩尔比，即n(CH2CH2O):n(α-CD)；所述静置室温为5-35℃，静置时间为1min-90h。本专利技术基于聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶，包括环糊精（α-CD）和高分子光热材料聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇纳米复合物的二元体系水凝胶。所述的聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇纳米复合物，包括聚N-苯基甘氨酸和聚乙二醇的非共价结合。该水凝胶的紫外吸收峰转移至近红外第二窗口，可用1064nm激光照射，可增加激光的穿透深度，是一种可注射的多重响应智能水凝胶。本专利技术的另一目的是将聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶可应用于化疗及光热的协同治疗。本专利技术制备的聚N-苯基甘氨酸（PPG），是一种类聚苯胺的结构，能吸收近红外第二窗口的光表现出良好的升温性能，从而实现光热治疗。PEG复合在聚N-苯基甘氨酸上改善了PPG的水溶性，还可以与α-CD发生主客体自组装形成准聚轮烷水凝胶。此种水凝胶具有温度和剪切双重敏感性，在温度和剪切力改变下会发生凝胶-溶胶可逆转变，是一种可注射的多重响应智能水凝胶，还能负载化疗药物，实现化疗及光热的协同治疗。本专利技术的优点是：1）制备的聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇纳米复合物（PPG-PEG）原料便宜，操作简单，只需一步法即可；2）制备的聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇纳米复合物在近红外第二窗口具有良好的光热吸收，特别是还具有良好的光热转换效率和光热稳定性；3）具有温度与剪切双重敏感性，可实现重复治疗；4）具有光热诱导的温度响应性，可用近红外光触发实现药物负载的定点按需释放，其智能和可控性更强。具体实施方式下面结合实施例对本
技术实现思路
作进一步的说明，但不是对本专利技术的限定。实施例基于聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶的制备方法，包括如下步骤：（1）制备聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇纳米复合物（PPG-PEG）称取1.06g（7mmol）N-苯基甘氨酸（PG）溶于含有50mL硫酸水溶液（0.1M）的圆底烧瓶中，加入磁力搅拌，在冰水浴中搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于聚N‑苯基甘氨酸‑聚乙二醇水凝胶的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）制备聚N‑苯基甘氨酸‑聚乙二醇纳米复合物（PPG‑PEG）取N‑苯基甘氨酸(PG)单体溶于酸性水溶液中，控制温度0‑5 ℃；取聚乙二醇（PEG）加入上述PG单体的酸性水溶液中，搅拌混合均匀，制得PG‑ PEG酸性水溶液；再取与N‑苯基甘氨酸(PG)单体等摩尔量的过硫酸铵（APS）溶于酸性溶液中，再将APS酸性溶液缓慢滴加到上述PG‑ PEG酸性水溶液中，保持冰浴，之后升至室温反应后，得到墨绿色溶液；透析后冷冻干燥，即可得到聚N‑苯基甘氨酸‑聚乙二醇纳米复合物（PPG‑PEG）粉末；（2）制备聚N‑苯基甘氨酸‑聚乙二醇水凝胶将得到的聚N‑苯基甘氨酸‑聚乙二醇（PPG‑PEG)纳米复合物粉末和环糊精（α‑CD）分别配制成一定浓度的水溶液，按聚氧乙烯链段(EG单元)和α‑CD的包合摩尔比，即n(CH2CH2O):n(α‑CD)=1~4:1，将两者混合均匀，室温静置一段时间，得到聚N‑苯基甘氨酸‑聚乙二醇水凝胶。

【技术特征摘要】
1.基于聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）制备聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇纳米复合物（PPG-PEG）取N-苯基甘氨酸(PG)单体溶于酸性水溶液中，控制温度0-5℃；取聚乙二醇（PEG）加入上述PG单体的酸性水溶液中，搅拌混合均匀，制得PG-PEG酸性水溶液；再取与N-苯基甘氨酸(PG)单体等摩尔量的过硫酸铵（APS）溶于酸性溶液中，再将APS酸性溶液缓慢滴加到上述PG-PEG酸性水溶液中，保持冰浴，之后升至室温反应后，得到墨绿色溶液；透析后冷冻干燥，即可得到聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇纳米复合物（PPG-PEG）粉末；（2）制备聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶将得到的聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇（PPG-PEG)纳米复合物粉末和环糊精（α-CD）分别配制成一定浓度的水溶液，按聚氧乙烯链段(EG单元)和α-CD的包合摩尔比，即n(CH2CH2O):n(α-CD)=1~4:1，将两者混合均匀，室温静置一段时间，得到聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶。2.根据权利要求1所述的基于聚N-苯基甘氨酸-聚乙二醇水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述N-苯基甘氨酸（PG）单体与聚乙二醇（PEG）的质量比为1:16，混合于酸性溶液中，搅拌30-40分钟充分物理混合均匀；所述将APS酸性溶液缓慢滴加到PG-PE...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈星灿，胡海露，刘婵娟，石睿，卢钰，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西,45