一种双键官能化修饰的透明质酸(钠)及其合成方法和应用技术

本发明专利技术通过对透明质酸(钠)的羧基进行修饰合成双键官能化的透明质酸(钠)，其既可以通过紫外引发自由基聚合交联形成水凝胶，又可以通过硫醇点击化学交联反应形成水凝胶。通过硫醇点击化学交联反应形成水凝胶。通过硫醇点击化学交联反应形成水凝胶。

【技术实现步骤摘要】
一种双键官能化修饰的透明质酸(钠)及其合成方法和应用


[0001]本专利技术属于生物医药与医学美容领域，尤其涉及一种新的双键官能化的透明质酸(钠)及其合成方法和应用。

技术介绍

[0002]透明质酸(Hyaluronic acid，HA)是一种线性、非枝化，由双糖反复交替连接而组成的大分子酸性粘多糖聚合物，构成透明质酸分子重复单元的是下面两种小分子：β(1，4)
‑
N
‑
乙酰
‑
D
‑
氨基葡萄糖和β(1，3)
‑
D
‑
葡萄糖醛酸。与细胞外基质中高含量的其他糖胺聚糖(GAGs)不同，如肝素和硫酸软骨素，HA为非硫酸化。HA链长度为从约200kDa到10MDa之间不等，最常见的大小范围为从2.0MDa到5.0MDa。超过50％的透明质酸存在于皮肤、肺和肠。此外，在关节滑液、软骨、脐带、血管壁等组织间质中也有存在。人体内合成的透明质酸主要发挥润滑及缓冲作用、填充剂和扩散屏障、清除自由基等生理功能。目前市场上所用的透明质酸产品可以从动物组织(如鸡冠、眼玻璃体、脑软骨、关节液)中提取，也可由细菌(如链球菌、绿脓杆菌等)发酵而来。
[0003]近年来，随着对HA功能的深入研究，HA已广泛应用于医药领域，如用于制备药物传递系统以及用于骨科疾病和眼科疾病的治疗、手术后粘连的预防及软组织修复等，已成为组织工程领域的研究热点。
[0004]尽管天然HA具有极好的生物相容性和抗炎等作用，但存在机械强度较弱以及易降解性等问题。因此作为组织工程支架材料，HA必须经过适当的化学改性或与其他材料配伍使用，以改善这些不足，更好地发挥其生物作用，为细胞的存活和功能及组织的修复和再生提供良好的环境。HA可通过分子间物理作用，如氢键、静电作用、疏水作用及链间缠结等进行暂时性物理交联，此过程是可逆的。未经修饰的HA很难具有协同作用，不能形成稳定的水凝胶。高浓度高分子量的未修饰HA可形成凝胶状溶液，但不存在化学交联。此类凝胶不需额外交联剂，但凝胶力学性能差，不能满足多数组织工程学的应用要求。
[0005]易降解的天然HA可通过化学改性获得较好的物理稳定性和机械强度。HA的化学交联一般通过小分子交联剂使HA分子内交联或通过对HA进行化学修饰后交联来完成。HA分子结构中有大量的伯、仲羟基，羧基等基团，因此，可以用双官能团小分子交联剂将其交联。如环氧化合物、戊二醛、二乙烯基砜、多功能酰肼类等。此外，HA分子单体链上的基团经过化学修饰可获得功能化的修饰透明质酸，如醛基化HA、酰肼化HA、硫醇化HA、双键化HA等。功能化HA通过自身进行交联或与其他成份交联，可获得一类具有优良力学性能和降解性能的水凝胶。HA也可与其他成分的生物功能材料配伍使用，相互取长补短，从而获得具有优良机械性能的三维支架。然后，传统小分子交联剂中含有的反应性基团对生物体侵蚀性比较严重，残余交联剂通过对蛋白质变性进而引起人体强烈的过敏反应。因此，开发生物相容性良好的HA交联技术对该类产品的工业化进程具有极大的促进意义。
[0006]通过化学方式交联获得的HA水凝胶已被广泛应用于组织工程领域。如通过在HA交联水凝胶中引入作为骨诱导效应的信号分子所制备的支架材料，能够提高前成骨细胞的骨
生成效应，诱导新骨形成；HA本身即为软骨组织的天然成分，HA可以配合软骨细胞制备成可降解支架，应用于软骨组织修复；HA水凝胶敷料用于皮肤组织工程，可以发挥促进血管生成、抑制胶原过度增生、减少瘢痕形成和促进创伤愈合等作用。
[0007]然而，众多制备HA水凝胶的化学方式存在多种局限性和安全隐患，如使用有毒小分子交联剂制备凝胶、化学修饰HA效率低、凝胶制备不易操作等。因此，需要通过设计更安全、有效的合成方式来获得功能化HA，利用功能化基团通过自身交联或与其他组分高效交联制备HA水凝胶是目前亟待解决的问题。
[0008]双键官能化透明质酸是一种生物相容性好，易于交联的透明质酸衍生物。近年来已有多篇文献报道该类透明质酸衍生物形成的水凝胶在组织工程学和再生医学领域展现出了良好的应用价值。然而现阶段报道的双键透明质酸修饰方法还存在种种不足之处。例如：修饰单体投料比过高(20
‑
100倍量)，需要有机溶剂促进修饰单体的溶解来提高反应效率，经常需要多步合成和多步纯化过程。因此，该类材料的应用技术仍然局限于实验室研究领域，并未产生成熟的工业化应用实例。

技术实现思路

[0009]本专利技术通过对透明质酸(钠)的羧基进行修饰合成双键官能化的透明质酸(钠)。
[0010]根据本专利技术的一个方面，本专利技术涉及一种具有如下结构的双键官能化修饰的透明质酸(钠)，在本专利中可英文简写为HA
‑
Acylate：
[0011][0012]本领域技术人员可以理解，各种分子量的透明质酸或透明质酸钠均可用于本专利技术。在优选的实施方案中，被双键官能化修饰的透明质酸或透明质酸钠的分子量为5k Da
‑
10M Da，更优选为100k Da
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800k Da，最优选为200k Da
‑
600k Da。
[0013]在优选的实施方案中，双键官能化的透明质酸或透明质酸钠的修饰率(或取代度)为20％
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80％，优选地，修饰率为40％
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70％，更优选地，修饰率为约65％。
[0014]本领域技术人员可以理解，在本专利技术中，可以使用各种来源的透明质酸(钠)，可以市售，也可以自制，可以是提取物，也可以通过生物发酵等方式制备得到。
[0015]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术涉及上述双键官能化修饰的透明质酸或透明质酸钠的制备方法，包括如下步骤：将透明质酸(钠)溶解于水中，并调节所得溶液的pH至4.5
‑
5.0，优选4.7
‑
4.8；加入EDCI(1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐)搅拌使之溶
解；随后加入NHS(N
‑
羟基琥珀酰亚胺)搅拌使之溶解；加入丙烯酸酰肼衍生物(N
‑
(2
‑
乙酰肼基)丙烯酰胺)，于0℃
‑
90℃，优选20℃
‑
50℃，最优选室温下搅拌反应0.5
‑
12h，优选1
‑
4h，最优选约2h；调节反应液pH至6.0
‑
8.0，优选6.9
‑
7.1以终止反应，将反应液透析并冻干得双键官能化修饰的透明质酸(钠)；
[0016]优选地，透明质酸(钠)的分子量为5k Da
‑
10M Da，更优选地，透明质酸(钠)的分子量为100kDa
‑
800kDa，最优选地，透明质酸(钠)的分子量为200kDa
‑
600kDa；
[0017]优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有如下式所示结构的双键官能化修饰的透明质酸(钠)：优选地，被双键官能化修饰的透明质酸(钠)的分子量为5k Da
‑
10M Da，更优选为100k Da
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800k Da，最优选为200k Da
‑
600k Da。优选地，双键官能化修饰的透明质酸(钠)的修饰率(或取代度)为20％
‑
80％，更优选为40％
‑
70％，最优选为约65％。2.如权利要求1所述双键官能化修饰的透明质酸(钠)的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将透明质酸(钠)溶解于水中，并调节所得溶液的pH至4.5
‑
5.0，优选4.7
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4.8；加入EDCI(1
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乙基
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(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐)搅拌使之溶解；随后加入NHS(N
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羟基琥珀酰亚胺)搅拌使之溶解；加入丙烯酸酰肼衍生物(N
‑
(2
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乙酰肼基)丙烯酰胺)，于0℃
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90℃，优选20℃
‑
50℃，最优选室温下搅拌反应0.5
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12h，优选1
‑
4h，最优选约2h；调节反应液pH至6.0
‑
8.0，优选6.9
‑
7.1以终止反应，将反应液透析并冻干得双键官能化修饰的透明质酸(钠)。优选地，透明质酸(钠)的分子量为5k Da
‑
10M Da，更优选地，透明质酸(钠)的分子量为100kDa
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800kDa，最优选地，透明质酸(钠)的分子量为200kDa
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600kDa；优选地，透明质酸(钠)水溶液的质量/体积浓度为0.1％
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2.5％，更优选为0.5
‑
1.5％，最优选为约1.0％；优选地，EDCI和透明质酸(钠)的质量比为1∶4
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4∶1，更优选1∶2
‑
2∶1；优选地，NHS和透明质酸(钠)的质量比为1∶4
‑
4∶1，更优选1∶2
‑
2∶1；优选地，丙烯酸酰肼衍生物和透明质酸(钠)的质量比为1∶4
‑
4∶1，更优选1∶2
‑
2∶1；优选地，加入EDCI搅拌使之溶解后继续搅拌2
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60...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文新，阿斯根，徐倩，薛秀生，徐勇猛，
申请(专利权)人：孛朗孚苏州生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：