一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法，以多巴胺甲基丙烯酰胺为粘附性单体、以2‑(2‑甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯和寡聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯为温敏性单体，合成不同多巴胺含量的温度响应的聚合物，聚合物在辣根过氧化物酶和过氧化氢催化作用下通过酶催化交联多巴胺基团制备具有温度响应的粘附性水凝胶。本发明专利技术制得的水凝胶具有成胶速度快，可原位注射成型，且凝胶化时间和凝胶强度可以通过聚合物、辣根过氧化物酶和过氧化氢浓度来调控、使用方便等特点，且制得的水凝胶基于其粘附强度随温度升高而增强这一温度响应的粘附性可应用于组织粘合剂、创伤敷料、细胞培养基体和药物控释载体等领域。

A Method for Preparing Adhesive Injectable Hydrogels with Temperature Response

The invention provides a preparation method of a temperature-responsive adhesive injectable hydrogel, in which dopamine methacrylamide is used as an adhesive monomer, 2 (2 methoxyethoxy) ethyl methacrylate and oligopoly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate are used as temperature-sensitive monomers to synthesize a temperature-sensitive monomer with different dopamine content. Polymers, polymers, catalyzed by horseradish peroxidase and hydrogen peroxide, cross-linked dopamine groups by enzyme to prepare adhesive hydrogels with temperature response. The hydrogel prepared by the invention has the advantages of fast gel forming speed, in situ injection molding, and the gelation time and gel strength can be controlled and conveniently used by the concentration of polymer, horseradish peroxidase and hydrogen peroxide, and the prepared hydrogel enhances the temperature response based on its adhesion strength with the increase of temperature. Adhesiveness can be applied to tissue adhesives, wound dressings, cell culture matrices and drug controlled release carriers.

【技术实现步骤摘要】
一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法
本专利技术属于生物医用水凝胶制备领域，特别涉及一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法。
技术介绍
海洋生物贻贝能够分泌富含多巴胺的蛋白质，可在潮湿环境中牢固粘附于各种材料的表面，具有优异的粘附性能。贻贝仿生粘附水凝胶是指模仿海洋生物贻贝的粘附特性，利用水凝胶的优良性能与仿贻贝粘附蛋白多巴胺结构结合而新开发出来的一种粘附性能突出、生物相容性好的水凝胶材料。贻贝仿生粘附性水凝胶具有优异的生物相容性、组织粘附性、安全及无害等特点，在皮肤修复、组织粘附、伤口愈合及止血等领域极具应用价值。多种方法可应用于交联含多巴胺基团的聚合物来制备贻贝仿生粘附性水凝胶。聚合物中多巴胺基团在pH诱导下会与Fe3+形成稳定的配合物从而将聚合物链段交联形成粘附性水凝胶(ACSAppliedMaterials&Interfaces，2014，6(15)：12495-12504；NewJournalofChemistry，2016，40(10)：8493-8501)，但制备的水凝胶通常稳定性不高，凝胶强度差。多巴胺中的儿茶酚结构在氧化剂(如NaIO4、AgNO3和H2O2)存在下很容易被氧化成高反应活性的邻苯醌，邻苯醌与儿茶酚之间可迅速反应产生大量半醌自由基交联而形成凝胶。如多巴胺改性的四臂聚乙二醇可被硝酸银氧化交联获得可以释放纳米银的仿贻贝粘附性抗菌水凝胶，可应用于抗菌生物材料涂层和组织粘合剂(Biomaterials，2012，33(15)：3783-3791)。但是上述两种方法制备的水凝胶中存留的Fe3+和氧化剂具有一定的细胞毒性，会降低水凝胶的生物相容性。含多巴胺基团的聚合物在碱性条件可与含苯硼酸官能团的聚合物以配合物的形式形成动态共价键来制备水凝胶，也可与亲核基团如巯基和氨基发生迈克尔加成使聚合物链段交联形成凝胶。如苯硼酸改性的四臂聚乙二醇和多巴胺改性的四臂聚乙二醇等浓度混合，在碱性条件下利用苯硼酸和多巴胺基团之间形成的动态共价键可制备高粘附性、自愈合的PEG水凝胶(PolymerChemistry，2017，8(19)：2997-3005)。多巴胺改性的透明质酸和壳聚糖可与巯基封端的PluronicF127发生迈克尔加成反应产生粘附性水凝胶，该凝胶可用于组织粘合和止血材料(SoftMatter，2010，6(5)：977-983；Biomacromolecules，2011，12(7)：2653-2659.)。但是这类通过动态共价键或迈克尔加成反应制备的粘附性水凝胶通常强度较弱，且无法有效地调控水凝胶的结构与粘附性。目前报道的仿贻贝粘附性水凝胶的粘附性取决于水凝胶表面残留多巴胺基团的密度，难以通过其他环境刺激因素(如温度、pH值等)来有效地调控其粘附性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的仿贻贝粘附性水凝胶制备中存在的技术问题，提出了一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法，制备得到的水凝胶成胶速度快，可原位注射成型，且凝胶化时间和凝胶强度可以通过聚合物、辣根过氧化物酶和过氧化氢浓度来调控，使用方便。本专利技术以多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)为粘附性单体、以2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(ME02MA)和寡聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)为温敏性单体，合成不同多巴胺基团含量的温度响应的聚合物，聚合物在辣根过氧化物酶和过氧化氢催化作用下通过酶催化交联多巴胺基团制备具有温度响应的粘附性水凝胶。本专利技术技术方案如下：一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法，包括如下步骤：(1)多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)的制备：将碳酸氢钠(NaHCO3)和十水四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)溶于蒸馏水中，得到的溶液中碳酸氢钠浓度为0.5mol/L，十水四硼酸钠浓度为0.25mol/L，向溶液中通入氮气鼓泡30分钟以除氧，随后，将盐酸多巴胺(DOPA)溶于溶液中，向溶液中滴加入溶于适量四氢呋喃内的甲基丙烯酸酐(MAA)，调节混合液的pH＞8，室温搅拌反应10～16小时，之后抽滤，滤液用乙酸乙酯洗涤，并用浓盐酸调节pH＜2，随后将该溶液用乙酸乙酯萃取3次，萃取液用无硫酸镁干燥过夜，抽滤，浓缩，正己烷重结晶得到最终产物多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)；(2)温度响应的含多巴胺基团的聚合物的制备：将步骤(1)合成的多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)与温敏性单体2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(MEO2MA)和寡聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)共同溶于有溶剂中，用氮气鼓泡30分钟除氧，加入引发剂，升温至60～80℃，聚合4～8h后，反应液用四氢呋喃/冰乙醚溶解/沉淀三次并真空干燥，获得一系列不同多巴胺基团含量的聚合物；(3)温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备：将步骤(2)制备的聚合物溶于pH为7.4的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中，并依次加入辣根过氧化物酶和过氧化氢的PBS溶液，迅速混合均匀，即可形成红褐色的温度响应的粘附性可注射水凝胶。进一步的，所述温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法中，步骤(1)中所述的DOPA∶Na2B4O7·10H2O摩尔比为1∶1～1∶1.5，MAA∶DOPA摩尔比为1.2～2.0。进一步的，所述温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法中，步骤(2)中所述的单体MEO2MA∶OEGMA∶DMA摩尔比为15∶5∶2～6∶4∶3；溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、1，4-二氧六环中的一种；引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰中的一种，其加入量为三种单体总摩尔量的1.O～1.5％。进一步的，所述温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法中，步骤(2)中所制备的一系列不同多巴胺基团含量的聚合物的化学结构式如下，其中x为65～80，y为20～30，z为6～13，聚合物分子量为4.5KDa～7.0KDa，多巴胺基团含量为0.22～0.50mmol/g；且制得的该聚合物水溶液具有最低临界溶液温度(LCST)，根据化学结构式中x、y、z的不同其LCST范围为37～42℃。进一步的，所述温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法中，步骤(3)中所述的聚合物浓度为5.0％～20％(w/v)，辣根过氧化物酶的浓度为10～50unit/mL，过氧化氢的浓度为10～60mM。本专利技术制得的温度响应的粘附性可注射水凝胶的凝胶快速，其凝胶时间为10～190s，并可通过控制聚合物中多巴胺含量、辣根过氧化物酶和过氧化氢浓度来控制凝胶时间。本专利技术制得的温度响应的粘附性可注射水凝胶，其具有的温度响应的粘附性是指水凝胶的粘附强度随温度升高而增强，且水凝胶在猪皮表面的粘附强度在25～40℃范围内可从7KPa增大至11KPa，可应用于组织粘合剂、创伤敷料、细胞培养基体和药物控释载体等领域。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：(1)本专利技术采用温度响应的MEO2MA和OEGMA共聚物作为水凝胶骨架，该聚合物具有无毒、安全、生物相容性好等优良特性，通过调节共聚物中MEO2MA和OEGMA结构单元的比例可以方便地调控其LCST在室温和生理温度范围内连续变化；(2)采用辣根过氧化物酶酶催化交联制备水凝胶，可有效地控制水凝胶的结构和强度，实现快速原位注射成型；(3)水凝胶的粘附强度随温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以多巴胺甲基丙烯酰胺为粘附性单体、以2‑(2‑甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯和寡聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯为温敏性单体，合成不同多巴胺基团含量的温度响应的聚合物，将该聚合物溶于pH为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，并依次加入辣根过氧化物酶和过氧化氢的PBS溶液，迅速混合均匀，即可形成红褐色的温度响应的粘附性可注射水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以多巴胺甲基丙烯酰胺为粘附性单体、以2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯和寡聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯为温敏性单体，合成不同多巴胺基团含量的温度响应的聚合物，将该聚合物溶于pH为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，并依次加入辣根过氧化物酶和过氧化氢的PBS溶液，迅速混合均匀，即可形成红褐色的温度响应的粘附性可注射水凝胶。2.根据权利要求1所述的一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的聚合物浓度为5.0％～20％(w/v)，辣根过氧化物酶的浓度为10～50unit/mL，过氧化氢的浓度为10～60mM。3.根据权利要求1所述的一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，所述粘附性单体多巴胺甲基丙烯酰胺的制备方法，包括如下步骤：将碳酸氢钠和十水四硼酸钠溶于蒸馏水中，得到的溶液中碳酸氢钠浓度为0.5mol/L，十水四硼酸钠浓度为0.25mol/L，除去溶液中氧气后，将盐酸多巴胺溶于溶液中，向溶液中滴加入溶于适量四氢呋喃内的甲基丙烯酸酐，调节混合液的pH＞8，室温搅拌反应10～16小时，之后抽滤，滤液用乙酸乙酯洗涤，并用浓盐酸调节pH＜2，随后将该溶液用乙酸乙酯萃取3次，萃取液用无硫酸镁干燥过夜，抽滤，浓缩，正己烷重结晶得到最终产物多巴胺甲基丙烯酰胺。4.根据权利要求3所述的一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，所述粘附性单体多巴胺甲基丙烯酰胺的制备方法中，所述的盐酸多巴胺：十水四...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志平，朱和康，杨越，王吉，方倩，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36