一种超弹的透明凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超弹的透明凝胶及其制备方法。针对聚阴阳离子高分子形成的离子交联凝胶透明度低、力学性质差的问题，通过引入保护基团首先封闭聚阴阳离子高分子的羧基和氨基，降低电荷密度，避免了静电络合物沉淀的产生。在第一层共价交联网络形成后，脱除保护基团、暴露游离的羧基和氨基。一方面，共价交联消耗了部分的羧基与氨基，形成了电负性较小的酰胺键；另一方面，聚阴阳离子高分子之间已经形成“刚性”的交联点，所以正负电荷间可逆的静电作用被保留，但难以改变刚性的网络而产生络合物沉淀。通过本发明专利技术的方法制备的凝胶具有很好的透明性，且凝胶内部同时形成的共价和非共价交联的双网络，使凝胶具有优异的弹性，在眼科等对光学性质有高要求的领域有良好的应用价值。对光学性质有高要求的领域有良好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种超弹的透明凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医用材料
，具体涉及一种超弹的透明凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]水凝胶具有三维的网络结构，与细胞外基质结构相似，在生物医用材料中具有广泛的应用。通过交联剂对水凝胶进行交联，可使其具有一系列吸引人的特性。常见的共价交联键(如酯键、醚键、酰胺键等)可以显著提高水凝胶的强度和抗降解性。近年来，越来越多的研究开始把目光转向非共价交联键。在水凝胶中引入具有适当分子和结构设计的非共价键可使水凝胶具有优异的高弹性、高韧性、动态适应性等，而这些性能是单纯的共价交联键所不能达到的(Progress in Polymer Science.2017,71:1
–
25)。
[0003]离子/静电相互作用是一种常见的非共价交联键，可以离解并迅速可逆地缔合。除常见的金属离子与配体形成配位键(如海藻酸钠与二价金属离子)外，高分子中带相反电荷的基团(如羧基与氨基)之间可产生静电吸引力，在适当条件下即可实现离子交联，形成凝胶。然而，单纯的离子交联凝胶力学强度差，而且由于聚阴阳离子的高密度电荷作用，其凝胶化反应往往得到的是不透明的静电络合产物，因此其应用受到了很多限制。通过共价键与非共价键结合形成双网络交联，可以有效提高凝胶的力学性质，然而透明性差的问题依然难以很好地解决。
[0004]CN112062974A公开了一种快速成型的可注射多功能水凝胶及其制备方法，通过在聚阴离子和聚阳离子溶液中加入电荷屏蔽剂，避免聚阴离子和聚阳离子发生团聚，可制得均一、透明的凝胶。所述电荷屏蔽剂选自NaCl和KCl的至少一种，在两种溶液中的质量浓度独立为0.01％～1％。然而，很多情况下，凝胶制品的渗透压需与组织液相匹配，即NaCl和KCl溶液的质量浓度需限定在较窄的范围内，否则会发生水肿等不良反应。因此，除上述专利中公开的特定浓度的盐溶液电荷屏蔽剂外，目前仍然缺少有效的电荷屏蔽的方法，以制备透明性好的凝胶。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种超弹的透明凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0006](1)将聚阴离子高分子的羧基和/或聚阳离子高分子的氨基接枝保护基团，首先封闭部分的带电基团；
[0007](2)聚阴离子高分子中的羧基与聚阳离子高分子中的氨基发生酰胺化反应，形成第一层共价交联网络，其中至少一种高分子的带电基团是通过步骤(1)封闭的；
[0008](3)脱除高分子的羧基和/或氨基的保护基团，暴露带电的羧基和/或氨基基团，正负电荷相互吸引，形成第二层离子交联网络。
[0009]步骤(1)中所述的聚阴离子高分子，其特征为含有两个或两个以上羧基，选自羧基聚乙二醇、海藻酸及其衍生物、羧甲基纤维素及其衍生物、透明质酸及其衍生物、聚谷氨酸。
[0010]步骤(1)中所述的聚阳离子高分子，其特征为含有两个或两个以上氨基，选自氨基聚乙二醇、氨基葡聚糖、壳聚糖及其衍生物、聚赖氨酸、聚精氨酸。
[0011]步骤(1)中所述的聚阴离子高分子和聚阳离子高分子，至少一种分子量为1000～3
×
105Da。
[0012]步骤(1)中所述的羧基和氨基保护基团，其特征为可以通过温和的处理方式脱除，脱除过程对酰胺键的影响小，羧基保护基团优选叔丁酯基，氨基保护基团优选叔丁氧羰基。
[0013]步骤(1)中所述的羧基和/或氨基的保护基团，其接枝率为5％～60％。
[0014]步骤(2)中所述的聚阴离子高分子和聚阳离子高分子的羧基与氨基的摩尔比为100：1～1：100。
[0015]步骤(2)中所述的酰胺化反应，其特征为pH值为3.8～8.0。
[0016]步骤(2)中所述的酰胺化反应，其缩合剂选自(1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐)(EDC)、4
‑
(4,6
‑
二甲氧基三嗪)
‑4‑
甲基吗啉盐酸盐(DMTMM)。
[0017]步骤(2)中所述的共价交联网络，其共价交联度为4％～50％。
[0018]步骤(3)中所述的脱除高分子的羧基和/或氨基的保护基团，其方法为酸解法。优选地，叔丁酯采用甲酸；叔丁氧羰基采用三氟乙酸。
[0019]步骤(3)后还包括步骤：醇沉得到固体产物，然后采用磷酸盐缓冲液(PBS)复溶，经透析后得到透明凝胶。
[0020]本专利技术还提供了一种超弹的透明凝胶，其特征在于同时包含共价和非共价交联的双网络，具有良好的透明度和优异的弹性，其透光率高于90％。
[0021]本专利技术提供了上述超弹的透明凝胶在眼科、外科和医学美容生物材料中的应用，包括眼内粘弹剂、眼内填充物、防粘连材料、皮肤填充剂和水光针。
[0022]本专利技术的优点：
[0023](1)通过引入保护基团首先屏蔽聚阴阳离子高分子的正负电荷，降低电荷密度，避免了静电络合物沉淀的产生。在第一层共价交联网络形成后，一方面消耗了部分的羧基与氨基，形成了电负性较小的酰胺键，另一方面，聚阴阳离子高分子之间已经形成“刚性”的交联点，所以脱除保护基团、暴露游离的羧基和氨基后，仅保留了正负电荷间可逆的静电作用，而难以改变刚性的网络并产生络合物沉淀。因此，通过本专利技术的方法制备的凝胶可在保持生理渗透压的前提下具有很好的透明性，在眼科等对光学性质有高要求的领域有良好的应用价值。
[0024](2)本专利技术在凝胶内部同时形成共价和非共价交联的双网络，使凝胶具有优异的弹性。
[0025](3)本专利技术的凝胶同时具有良好的可注射性，且由于可逆的静电作用，凝胶在通过注射针后可很快恢复网络，不受剪切力的影响而破坏网络稳定性，因此注射后可保持良好的粘弹性。
附图说明：
[0026]图1为实施例一中制得的凝胶的光透过百分率对波长的坐标图。
[0027]图2为实施例三中凝胶通过注射器后的拉伸图片。
[0028]图3为实施例三中制得的凝胶的光透过百分率对波长的坐标图。
[0029]图4为对比例一中制得的凝胶的照片。
具体实施方式
[0030]现结合实施例和对比例，对本专利技术作了详细描述：
[0031]实施例一
[0032]称取1g的四臂氨基聚乙二醇(PEG
‑
NH2，分子量为1kDa)，溶于甲醇配制成2％的质量浓度。称取0.44g的叔丁氧羰酸酐(Boc2O)，溶于甲醇配制成0.9％的质量浓度。低温下，将Boc2O溶液加入PEG
‑
NH2溶液中，室温下搅拌2小时。真空除去溶剂，将残余物用PBS溶解成1％的质量浓度。
[0033]称取0.6g的4
‑
(4,6
‑
二甲氧基三嗪
‑2‑
基)
‑4‑
甲基吗啉盐酸盐(DMTMM)，溶于上述溶液中，称取6g的四臂羧基聚乙二醇(PEG
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超弹的透明凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将聚阴离子高分子的羧基和/或聚阳离子高分子的氨基接枝保护基团，首先封闭部分的带电基团；(2)聚阴离子高分子中的羧基与聚阳离子高分子中的氨基发生酰胺化反应，形成第一层共价交联网络，其中至少一种高分子的带电基团是通过步骤(1)封闭的；(3)脱除高分子的羧基和/或氨基的保护基团，暴露带电的羧基和/或氨基基团，正负电荷相互吸引，形成第二层离子交联网络。2.如权利要求1所述的一种超弹的透明凝胶的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的聚阴离子高分子，其特征为含有两个或两个以上羧基，选自羧基聚乙二醇、海藻酸及其衍生物、羧甲基纤维素及其衍生物、透明质酸及其衍生物、聚谷氨酸。3.如权利要求1所述的一种超弹的透明凝胶的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的聚阳离子高分子，其特征为含有两个或两个以上氨基，选自氨基聚乙二醇、氨基葡聚糖、壳聚糖及其衍生物、聚赖氨酸、聚精氨酸。4.如权利要求1所述的一种超弹的透明凝胶的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的聚阴离子高分子和聚阳离子高分子，至少一种分子量为1000～3
×
105Da。5.如权利要求1所述的一种超弹的透明凝胶的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的羧基和氨基保护基团，其特征为可以通过温和的处理方式脱除，脱除过程对酰胺键的影响小，羧基保护基团优选叔丁酯基，氨基保护基团优选叔丁氧羰基。6.如权利要求1所述的一种超弹的透明凝胶的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的羧基和/或氨基的保护基团，其接枝率为5％～60％。7.如权利要求1所述的一种超弹的透明凝胶的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓彤，魏长征，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：