本发明专利技术涉及调控温敏性壳聚糖基水凝胶溶胀特性的制备方法。通过对壳聚糖及其衍生物羟丁基壳聚糖的羟基及氨基基团进行电荷修饰，改变其亲疏水和氢键相互作用的特性，从而调控温敏性水凝胶溶胀性能。本发明专利技术通过对温敏性壳聚糖基水凝胶进行结构性的修饰，工艺简单，易于纯化，从而拓宽温敏性羟丁基壳聚糖在生物医学领域的应用，尤其是作为低溶胀性的可注射水凝胶。胶。
【技术实现步骤摘要】
一种低溶胀温敏性可注射壳聚糖基水凝胶制备方法
[0001]本专利技术涉及一种低溶胀温敏性可注射壳聚糖基水凝胶制备方法，属于高分子领域，也属于生物医学材料领域。
技术介绍
[0002]智能型水凝胶是一类通过一定外界刺激，如pH、温度、磁场、无机盐等而实现不同功能的水凝胶，在生物医学材料领域的有着重要的应用。其中，温敏性水凝胶是备受关注的一种智能型水凝胶，它可以通过温度的触发实现凝胶
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溶胶的转变，一般而言，在低温条件，温敏性凝胶为溶液状态，当温度升到体温37℃时会成为凝胶。这种特性赋予水凝胶优异的可注射性，使用条件较为温和，操作性强，而且不需要加入潜在的有毒性的交联剂，因此在药物缓释、细胞递送、凝胶填充等方面有着广泛的应用。
[0003]壳聚糖是一种自然资源丰富的天然碱性多糖，从虾，蟹及昆虫的壳中可以提取，价格较为便宜。我们在先前的专利中对壳聚糖羟基和氨基位点进行羟丁基化的修饰(专利CN103172762B)，得到可注射温敏性的羟丁基壳聚糖水凝胶，在神经封堵、药物缓释等方面有着重要的应用。
[0004]然而，羟丁基壳聚糖水凝胶修饰度到一定程度时会在生理条件下会发生体积收缩，这是由于其同时具备两亲性(亲水性及疏水性)和聚电解质的性质，易受到pH、盐浓度和种类、温度的影响而造成溶胀性能的改变(专利CN106421899B)。但是在温敏水凝胶的使用过程中，尤其是作为可注射性水凝胶，在植入体内后发生过度的溶胀或者收缩会限制其应用，例如在生理条件下水凝胶出现溶胀率过高，会造成水凝胶的机械强度下降，同时可能影响周边组织的生长，或者造成机体指标的异常；而如果水凝胶出现体积收缩，则有可能造成植入材料的失败，尤其是作为填充材料。因此，得到可控的低溶胀水凝胶材料极为重要。
[0005]为了得到低溶胀性能的水凝胶，目前可以通过水凝胶的浓度、亲疏水的平衡、交联方式和交联度进行调节。
[0006]水凝胶浓度的降低可以降低溶胀率。文献(Nat Biomed Eng,2017,1,DOI:10.1038/s41551
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017
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0044)指出，将四臂双键功能化的聚乙二醇和四臂的巯基功能化聚乙二醇先通过预交联形成寡聚的聚乙二醇聚集体，再经过进一步的交联，可以实现极低聚合物浓度下(4g/L)的成胶性及低的溶胀性，在人工玻璃体材料上有着重要的应用。
[0007]水凝胶适当的交联方式和交联度可以实现其低的溶胀率。一般来说，物理或者化学交联程度的提高会降低水凝胶的溶胀率。专利CN106674544B制备了具有温度响应性的可注射性多臂聚乙丙交酯聚乙二醇嵌段共聚物可注射温敏凝胶材料。水凝胶分子结构中氢键交联密度较大，可以形成致密的网状结构从而使水分子很难进入凝胶内部，保证了水凝胶的低溶胀率，其溶胀率低于20％。此外，专利CN109021256A将硅酸钠与丙烯酰胺及海藻酸钠一起溶于水，引发丙烯酰胺聚合，与此同时原位释放钙离子，使钙离子与海藻酸分子链交联，从而形成有机
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无机杂化增强型凝胶，这些杂化结构增强了海藻酸盐网络与聚丙烯酰胺网络之间的“纠缠作用”，从而降低水凝胶在生理环境下的溶胀。专利US9308301B2通过聚二
胺类物质和聚缩水甘油醚物质的交联形成水凝胶，通过对水凝胶交联程度的控制达到低的溶胀性。同样的，专利WO2015017340A2提出将氧化的葡聚糖和多臂带氨基的PEG交联得到低溶胀性的水凝胶。
[0008]此外，通过控制水凝胶的亲疏水链段及交联度，将溶胀率高的聚合物与体积收缩性的温敏性聚合物进行化学交联，精确控制两者的比例可达到低溶胀的目的(Biomacromolecules,2017,18,3,757
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766；Science,2014,343(6173):873
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875)。尽管这种方法可以实现原位成胶，但是需要进行大量的合成工作，还需要严格控制共价交联的基团比例，协调成凝胶时间和溶胀率，操作难度大。
技术实现思路
[0009]为了解决可注射性温敏性羟丁基壳聚糖水凝胶的体积收缩，本专利技术提供了一种低溶胀温敏性壳聚糖基水凝胶材料的方法，该方法通过对于壳聚糖或者羟丁基壳聚糖的氨基和羟基位点修饰相应的可以改变电荷性的化合物或者聚合物，改变其亲疏水性和氢键相互作用，从而得到可控溶胀性能的温敏性水凝胶，其在生理条件下具有较低的溶胀率、适合的成凝胶温度和强度，良好的生物相容性和降解性，可应用于细胞递送、医美凝胶填充，体内腔道封堵(如泪道栓塞)，皮肤修复、防黏连等生物领域。
[0010]为了实现上述目的，本实验采用的技术方案如下：
[0011]一种低溶胀温敏性可注射壳聚糖基水凝胶的制备方法包括：
[0012]通过对于壳聚糖或者羟丁基壳聚糖的氨基和羟基位点进行电荷性的修饰，从而得到低溶胀性的温敏性壳聚糖水凝胶预溶液，随着温度升高形成水凝胶，即得。所述壳聚糖的脱乙酰度在50％
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98％，优选85％以上；重均分子量为5
×
104Da
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100
×
104Da，优选30
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60
×
104Da；
[0013]所述的温敏性主要源于对于壳聚糖羟基和氨基位点的羟丁基化的修饰，所使用的试剂为1,2
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环氧丁烷，其修饰度在0.5
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3，优选1.5
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2.5；所述的电荷性改变，其修饰度在0.2
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1，优选0.3
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0.6。
[0014]所述电荷修饰指的是壳聚糖或者羟丁基壳聚糖氨基和羟基位点的修饰，使其所带电荷密度(正电荷密度)及电荷种类(正电荷、负电荷或者不带电荷)在特定条件下相较于未修饰的发生改变。所述的电荷修饰反应包括酰胺化反应，醚化反应，酯化反应，点击化学反应，席夫碱反应等。
[0015]本专利技术的低溶胀温敏性可注射壳聚糖基水凝胶的一种实现途径包括以下步骤：
[0016](1)在温敏性羟丁基壳聚糖侧链活性氨基或者羟基位点进一步引入电荷修饰化合物或者聚合物；
[0017](2)通过冻干复溶或是浓缩的方式得到浓度为0.5mg/ml
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40mg/ml的低溶胀的温敏性可注射壳聚糖基水凝胶的预溶液，溶剂可以为水，也可以含有氯化钠，磷酸等盐的水溶液。一般而言，溶剂中含有氯化钠及低浓度缓冲盐，如磷酸盐等，进行渗透压和pH的调节，溶液pH不低于6.3，优选pH为6.8
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7.5。接着，通过体内温度(37℃)升高触发预溶液固化成胶，成凝胶的温度在10
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37℃，优选20
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37℃，37℃条件下成凝胶时间在1min以内。
[0018]温敏性羟丁基壳聚糖侧链活性氨基或者羟基位点进一步电荷修饰可以是引入一种化合物或者聚合物；也可以是先引入一种或者多种化合物或者聚合物作为修饰的中间
体，再进行最终的电荷修饰。此外，既可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低溶胀温敏性可注射壳聚糖基水凝胶制备方法，其特征在于，以壳聚糖为原料，通过羟丁基化改性及电荷性修饰，得到低溶胀性的温敏性可注射壳聚糖基水凝胶，其结构式如下图所示，其中m+n＝1，n为脱乙酰度。其中，温敏性基团为接枝1,2
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环氧丁烷；
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X为溶胀调节性化合物或者聚合物。2.根据权利要求书1所述方法，其特征在于，所述低溶胀温敏性可注射壳聚糖基水凝胶的溶胀率在
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10％
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20％。3.根据权利要求书1所述方法，其特征在于，所述壳聚糖的脱乙酰度在50％
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98％；重均分子量为5
×
104Da
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100
×
104Da。4.根据权利要求书1所述方法，其特征在于，所述低溶胀温敏性可注射壳聚糖基水凝胶的温敏性主要来源于壳聚糖的羟丁基化改性，所使用的试剂为1,2
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环氧丁烷，其修饰度在0.5
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3。5.根据权利要求书1所述方法，其特征在于，所述电荷性修饰，其修饰位点为壳聚糖的2号位的氨基、4号位及6号位的羟基，其修饰度在0.2
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1。6.根据权利要求书1所述方法，其特征在于，所述改性方法包括酰胺化反应，醚化反应，酯化反应，点击化学反应，席夫碱反应等。7.根据权利要求书1所述方法，其特征在于，所述电荷修饰所用的化合物或者聚合物包括：氯乙酸、氯丙醇、溴丙醇、N,N
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二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐、N,N
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二甲基
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N
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甲基丙烯酰胺基丙基
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N
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丙烷磺酸内盐、N,N
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二甲基
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏长征，姜芳，王意波，蒋丽霞，
申请(专利权)人：上海其胜生物制剂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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