一种巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖，所述接枝壳聚糖包括：作为母体骨架的壳聚糖；接枝在壳聚糖的第一葡萄糖重复单元的氨基上的甲氧基聚乙二醇单元；接枝在壳聚糖的第二葡萄糖重复单元的氨基上的胆固醇；接枝在壳聚糖的第三葡萄糖重复单元的氨基上的含巯基基团。本发明专利技术还涉及所述接枝壳聚糖的制备方法及其在制备止血海绵中的应用。本发明专利技术以天然大分子壳聚糖为基本原料，所制得接枝壳聚糖具有强吸水性和粘膜粘附性等特点，将其作为止血海绵后具有止血速度快和抗菌效果好等优点，而且能够加速破损细胞修复和再生和伤口愈合。

【技术实现步骤摘要】
一种巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖及其制备方法和应用
本专利技术属于天然高分子聚合物领域，尤其是一种巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖及其制备方法和应用。
技术介绍
止血在医疗救治中起着至关重要的作用，无论是日常生活中的小创伤，还是手术中的大切口，都需要进行快速、有效的处理。近年来，越来越多科研工作者致力于止血材料的开发，常见的止血材料有纤维蛋白胶，粉末状胶原蛋白，明胶海绵，但这些材料都因自身存在的缺点而被限制应用。比如，纤维蛋白胶来源于人或者哺乳动物的血浆中，可能会传染人或者动物的血源性疾病，在使用中存在着极大的隐患。相对来说,具有无毒、无抗原性、抗菌性和生物相容性且可在体内降解、吸收等特性的壳聚糖在开发快速止血材料方面有着更大的优势，使得壳聚糖止血材料是目前止血材料研究的热点。但是，壳聚糖止血材料还存在吸水能力不足、伤口愈合慢以及与组织的粘附力不足等问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术在第一方面提供了一种巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖，所述壳聚糖具有至少三个葡萄糖重复单元，并且所述接枝壳聚糖包括：(1)作为母体骨架的壳聚糖(CS)；(2)接枝在壳聚糖的第一葡萄糖重复单元的氨基上的甲氧基聚乙二醇(mPEG)单元；(3)接枝在壳聚糖的第二葡萄糖重复单元的氨基上的胆固醇(CHO)；(4)接枝在壳聚糖的第三葡萄糖重复单元的氨基上的含巯基(SH)基团。本专利技术在第二方面提供了一种制备本专利技术第一方面所述的接枝壳聚糖的方法，所述方法包括如下步骤：(1)利用胆固醇和丁二酸酐合成丁二酸单胆固醇酯；(2)利用壳聚糖、mPEG、冰醋酸和甲醛合成mPEG接枝壳聚糖；(3)利用所述丁二酸单胆固醇酯和所述mPEG接枝壳聚糖合成胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖；(4)利用巯基化试剂和所述胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖合成巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖。本专利技术在第三方面提供了一种止血海绵，所述止血海绵由本专利技术第一方面所述的接枝壳聚糖或本专利技术第二方面所述的方法制得的接枝壳聚糖制成。本专利技术第四方面提供了本专利技术第一方面所述的接枝壳聚糖或由本专利技术第二方面所述的方法制得的接枝壳聚糖在制备止血海绵中的应用。本专利技术具有如下优势或技术效果：(1)本专利技术以天然大分子壳聚糖为基本原料，属于可再生资源，安全无毒，具有其他合成大分子无法比拟的优点。其良好的生物相容性和生物降解性而被用于医疗领域。同时壳聚糖自身具有良好的止血、抗菌等功效，可以作为一种良好的止血材料。(2)mPEG的改性修饰可使止血材料具有更强的吸水性能。(3)胆固醇修饰后的止血材料会因胆固醇的存在而加速破损细胞的修复和再生，加速伤口愈合。(4)巯基化的止血材料利用巯基-二硫键交换反应，与内在蛋白质(例如粘液糖蛋白，角蛋白或膜相关蛋白质)上的巯基交联形成二硫键从而具有极好的粘膜粘附性。附图说明图1为巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖(mPEG-CS(SH)-CHO)的合成路线图。具体实施方式下面结合具体的实施方式来对本专利技术的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。本专利技术在第一方面提供了一种巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖，所述壳聚糖具有至少三个葡萄糖重复单元，并且所述接枝壳聚糖包括：(1)作为母体骨架的壳聚糖；(2)接枝在壳聚糖的第一葡萄糖重复单元的氨基上的甲氧基聚乙二醇单元；(3)接枝在壳聚糖的第二葡萄糖重复单元的氨基上的胆固醇；(4)接枝在壳聚糖的第三葡萄糖重复单元的氨基上的含巯基基团。壳聚糖(Chitosan，CS)又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的物质。壳聚糖具有诸多良好的生物性能，如良好的生物相容性和生物可降解性，而且还具有止血、抑菌和抗菌的作用，能够促进伤口愈合和修复的作用以及吸水透氧性。本专利技术利用壳聚糖分子内存在游离的氨基和羟基，通过酰化反应、醚化反应、席夫碱反应、交联反应、接枝共聚反应等化学手段对其进行改性，制得巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖。将所述接枝壳聚糖制成止血海绵，获得了非常优异的技术效果，其原因推测有如下几点：(1)壳聚糖本身可以从以下几个途径发挥止血功效：(a)对血小板的刺激作用血小板是血液凝固中的主要成分，可被多种异物材料活化，活化后的血小板释放特征性蛋白β—血小板球蛋白，同时释放大量的5-羟色胺和血栓素A2，使血小板止血栓迅速形成，达到初步止血的目的。(b)对红细胞的聚集作用红细胞是血液中主要的有效成分，在止血过程中，它能促使全血浓度增加，加强血小板向血管壁输送的速度。红细胞表面存在的各种蛋白质类物质及糖脂类物质使膜表面带净负电荷，在生理状态下，由于静电斥力的存在，阻止了红细胞之间的聚集。壳聚糖能使红细胞发生聚集，壳聚糖表面的正电荷与红细胞表面的负电荷发生电荷反应，使红细胞大量聚集黏附在伤口处，从而快速形成血凝块进行止血。(c)激活补体系统壳聚糖能够通过激活旁路途径来引起补体反应，在这个过程中其分子链上大量的羟基和氨基基团发挥了重要的作用。补体系统发挥作用的具体机制主要是由血液中补体C3等先通过水解与B因子、D因子发生一系列生化反应后转化为活化型的C3a和C3b，C3b再通过酯键和酰胺键与壳聚糖中的大量的氨基和羟基基团结合固定从而促凝。另外，补体激活途径中产生的衍生物，如C3a和C5a在凝血过程中也起到重要的作用，这些衍生物不仅能调节血管的紧张性，还能调节血小板的活性，同时促使粒细胞/单核细胞促凝物质的释放。所以壳聚糖可通过激活补体系统达到促进凝血的目的。(d)对血液中其他成分的作用壳聚糖能促使白细胞释放各种细胞因子和细胞粘附因子，同时壳聚糖还具有抑制体内溶解纤维蛋白活性、降低巨噬细胞分泌溶纤酶原激活剂的能力，减少血纤维蛋白的溶解，从而提高止血效果。(2)接枝的mPEG发挥的作用：mPEG(methoxypoly(ethyleneglycol))，即聚乙二醇单甲醚或甲氧基聚乙二醇，其具有较高的水合度、非离子性、长链的高度柔韧性、流动性和较大的排阻体积。此外，mPEG具有羟基活性末端，易于功能化改性而连接到高分子材料表面，增加材料的亲水性，使材料具有较强的吸水性。(3)胆固醇发挥的作用胆固醇是哺乳动物细胞膜的重要组成成分，占质膜脂类的20％以上，胆固醇的存在可以加速破损细胞的修复和再生，加速伤口愈合。(4)巯基化带来的作用巯基化所形成的游离巯基可以通过巯基——二硫键交换反应，与内在蛋白质(例如粘液糖蛋白，角蛋白或膜相关蛋白质)上的巯基交联形成二硫键，因此含有游离巯基的化合物显示出极好的粘膜粘附性。第一葡萄糖重复单元、第二葡萄糖重复单元和第三葡萄糖重复单元仅仅用于区分其上的氨基所接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖，其特征在于，所述接枝壳聚糖包括：/n(1)作为母体骨架的壳聚糖；/n(2)接枝在壳聚糖的第一葡萄糖重复单元的氨基上的甲氧基聚乙二醇单元；/n(3)接枝在壳聚糖的第二葡萄糖重复单元的氨基上的胆固醇；/n(4)接枝在壳聚糖的第三葡萄糖重复单元的氨基上的含巯基基团。/n

【技术特征摘要】
20200114 CN 20201003798651.一种巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖，其特征在于，所述接枝壳聚糖包括：
(1)作为母体骨架的壳聚糖；
(2)接枝在壳聚糖的第一葡萄糖重复单元的氨基上的甲氧基聚乙二醇单元；
(3)接枝在壳聚糖的第二葡萄糖重复单元的氨基上的胆固醇；
(4)接枝在壳聚糖的第三葡萄糖重复单元的氨基上的含巯基基团。


2.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物具有如下所示的分子结构：



其中，a为31至186，b为113至681；
优选的是，作为母体骨架的壳聚糖的平均分子量为5000～30000Da；
另外优选的是，mPEG的分子量为350～20000Da。


3.根据权利要求1或2所述的接枝壳聚糖，其特征在于：
所述接枝壳聚糖采用壳聚糖、胆固醇、巯基化试剂和mPEG作为反应原料制备而成；
优选的是，所述壳聚糖的脱乙酰基程度为90％至97％；
另外优选的是，mPEG的取代度为5％至30％；
另外优选的是，胆固醇的取代度为3％至25％；
另外优选的是，巯基化试剂的取代度为2％至30％。


4.一种制备权利要求1至3中任一项所述的接枝壳聚糖的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)利用胆固醇和丁二酸酐合成丁二酸单胆固醇酯；
(2)利用壳聚糖、mPEG、冰醋酸和甲醛合成mPEG接枝壳聚糖；
(3)利用所述丁二酸单胆固醇酯和所述mPEG接枝壳聚糖合成胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖；
(4)利用巯基化试剂和所述胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖合成巯基化胆固醇修饰的mPEG接枝壳聚糖。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
在步骤(1)中，将胆固醇和丁二酸酐溶于第一反应溶剂中，以吡啶为催化剂，在25～65℃条件下搅拌24～96h进行反应，制得丁二酸单胆固醇酯；
在步骤(2)中，将含壳聚糖、mPEG和冰醋酸溶于第二反应溶剂中，在10～50℃条件下搅拌10～120min后，再加入甲醛水溶液，在10～50℃条件下搅拌1～5h进行反应，制得mPEG接枝壳聚糖；
在步骤(3)中，将所述丁二酸单胆固醇酯溶于第三反应溶剂中，以EDC和NHS为活化剂，在20～60℃条件下活化1～24h，再加入所述mPEG接枝壳聚糖，在20～60℃条件下搅拌24～96h进行反应，收集反应产物，然后对所述反应产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁娜，孙少平，韩杨，
申请(专利权)人：哈尔滨师范大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23