一种原位凝胶化抗溶胀增强型组织粘合剂材料的制备制造技术

本发明专利技术涉及一种原位凝胶化抗溶胀增强型组织粘合剂的制备。具体的，本发明专利技术将末端修饰琥珀酰亚胺活性酯多臂聚乙二醇溶液和修饰儿茶酚基团并同时含多个伯氨基团聚合物溶液作为成胶主要组分。通过溶液混合涂抹或注射，聚乙二醇末端活性酯基团和聚合物上氨基自发进行亲核取代反应原位形成凝胶粘附于组织表面。粘附于组织表面后，凝胶中儿茶酚发挥自氧化交联作用可以抵抗吸水溶胀，氧化后儿茶酚基团还可与组织蛋白上氨基、巯基等发生多种键合达到增强组织粘合效果。增强组织粘合效果。

【技术实现步骤摘要】
一种原位凝胶化抗溶胀增强型组织粘合剂材料的制备


[0001]本专利技术属于生物材料
，具体地，本专利技术涉及一种原位凝胶化抗溶胀增强型组织粘合剂的制备。

技术介绍

[0002]组织粘合剂在临床医学具有较高的应用价值，其通常可用于粘膜组织粘合、密封、药物输送释放等诸多领域。尽管已经开发了各种高生物安全性用于软组织的粘合剂配方，但它们的临床使用仍然受到粘合力不足、溶胀性大的限制。例如，临床中常见的纤维蛋白粘合剂其对组织的粘附强度只有约15 KPa，同时还存在病毒传播的风险(如细小病毒B19、肝炎和HIV)。
[0003]聚乙二醇(PEG)作为一种高生物安全性聚合物，已被开发出多种衍生物分子用于组织粘合剂的制备，例如多臂PEG活性酯和多臂PEG巯基双组分凝胶 (CoSeal)、多臂PEG活性酯和三赖氨基双组分凝胶(DuraSeal)和基于PEG丙烯酸的光活化凝胶(FocalSeal)。
[0004]虽然此类凝胶的组织粘合强度相比于纤维蛋白胶有所提升，但仍显不足 (20～30KPa)；此外，由于这些合成粘合剂中PEG分子吸水性较强，从而在植入体内后由于吸收周围的组织液，造成体积的变大从而可能压迫周围神经等组织，同时吸水会造成凝胶力学性能及粘合强度急剧下降，影响其使用的有效性。因此，开发出在复杂的化学和机械环境下具有强黏附性的抗溶胀凝胶粘合剂是非常值得研究的。
[0005]海洋生物贻贝可以分泌粘合蛋白，使其可以在潮湿环境下牢固粘附于不同材质表面，这是因为含有一种不寻常的氨基酸，L
‑/>3,4
‑
二羟基
‑
L
‑
苯丙氨酸(DOPA)。其中含有的儿茶酚基团可以与羟基、阳离子基团、苯环等形成氢键、阳离子
‑
π、π
‑
π堆叠等非共价相互作用，同时在氧化作用下转化为醌结构，具有高度反应活性，能与包括硫醇、胺和醌在内的多种基团进行迈克尔加成、希夫碱、歧化偶合等多种反应。近年来，受贻贝启发的水凝胶粘合剂已经有诸多报道，例如Lee等人报道一种由儿茶酚功能化壳聚糖形成的组织粘合剂(Adv.Funct.Mater.2019,29,1900495)和一种由儿茶酚功能化四臂聚乙二醇组织粘合剂(Langmuir 2010,26,3790
‑
3793)；Neto等人报道一种儿茶酚功能化透明质酸制备的水凝胶粘合剂(Small 2014,10, 2459
‑
2469)。但这些凝胶的自氧化速度很慢，无法通过儿茶酚之间的交联快速形成凝胶，需要数天之久，因此此类粘合剂通常需要加入大量有毒的氧化剂，如高碘酸钠、过氧化氢/辣根过氧化物酶等，这也极大的限制了其临床应用。
[0006]本专利技术通过将修饰儿茶酚功能基团并含多个伯氨基团的水溶性聚合我作为多功能交联剂，与末端修饰活性酯的多臂聚乙二醇进行原位凝胶化反应形成聚合物网络并对组织进行密封。如图1所示，聚合物网络中儿茶酚基团在中性pH环境下缓慢氧化形成高反应活性的醌，通过醌之间的自交联反应及醌与伯氨基间反应使得凝胶网络更加紧密从而不断抵抗水分子的进入避免凝胶的溶胀，同时还可与组织蛋白上氨基、巯基等发生多种键合达到增强组织粘附效果。
[0007]综上，本专利技术通过涂抹或注射的方式，利用活性酯与伯氨基的快速酰胺化反应，以
及基于儿茶酚基团的交联反应设计出一款可以快速凝胶化并抵抗溶胀的高粘附性水凝胶粘合剂，有望对临床中现有凝胶类粘合剂组织粘附效果不佳、溶胀性大等问题进行改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种供临床使用便捷、粘附性强、不溶胀、组织粘合能力强、生物相容性优异的医用组织粘合剂材料。
[0009]本专利技术第一方面提供了一种原位凝胶化抗溶胀增强型组织粘合剂，所述水凝胶包括：
[0010](1)末端修饰活性酯的多臂聚乙二醇；
[0011](2)接枝儿茶酚基团并含多个伯氨基聚合物；
[0012](3)成胶缓冲溶液；
[0013]其中，所述末端修饰琥珀酰亚胺活性酯基团的四臂化聚乙二醇具有以下一个或多个特征：
[0014](1)聚乙二醇的臂数≥2；
[0015](2)重均分子量为5000～40000；
[0016](3)单种聚乙二醇聚合物(PEG)的分散系数(PDI)为1～1.1。
[0017]在另一优选例中，所述末端修饰琥珀酰亚胺活性酯基团的四臂化聚乙二醇的臂数为2～8，其中最佳为4。
[0018]在另一优选例中，所述末端修饰琥珀酰亚胺活性酯基团的四臂化聚乙二醇的分子量为5000～20000，其中最佳为10000。
[0019]在另一优选例中，所述末端修饰琥珀酰亚胺活性酯基团的四臂化聚乙二醇为四臂化聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯(SC)、四臂化聚乙二醇琥珀酰亚胺乙酸酯(SCM)、四臂化聚乙二醇琥珀酰亚胺戊二酸酯(SG)、四臂化聚乙二醇琥珀酰亚胺琥珀酸酯(SS)等；较佳地，为四臂化聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯(SC) 和四臂化聚乙二醇琥珀酰亚胺戊二酸酯(SG)，最佳为四臂化聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸酯(SC)。
[0020]其中，所述接枝儿茶酚基团并含多个伯氨基聚合物具有以下一个或多个特征：
[0021](1)该聚合物重均分子量为1000～100000，且每个重复单元中含有伯氨基，可选聚烯丙基氨、聚乙烯亚胺、聚赖氨酸、聚精氨酸、壳聚糖中的一种或多种；
[0022](2)通常选用儿茶酚衍生物会含氨基聚合物进行接枝修饰，其接枝率为5％至40％之间，较优需≥15％；
[0023](3)该聚合物衍生物具有较好的水溶性，生物体内可以降解、降解前后产物无毒。
[0024]在另一优选例中，所述含多个伯氨基聚合物可以为聚赖氨酸、聚精氨酸、聚乙烯亚胺、羧甲基壳聚糖等，其中较优的为聚赖氨酸和聚乙烯亚胺，最优为聚赖氨酸。
[0025]在另一优选案例中，所述修饰儿茶酚方法可以通过利用3,4
‑
二羟基苯甲酸、3,4
‑
二羟基苯乙酸、3,4
‑
二羟基苯丙酸、3,4
‑
二羟基苯丁酸末端的羧基和聚合物上的氨基，在缩合剂碳化二亚胺(EDC)/N
‑
羟基琥珀酰亚胺(NHS)或者4
‑
(4,6
‑
二甲氧基三嗪
‑2‑
基)
‑4‑
甲基吗啉盐酸盐(DMTMM)作用下反应得到，其中较优为3,4
‑
二羟基苯丙酸在EDC/NHS作用下合成得到，儿茶酚衍生物和聚合物重复单元的摩尔比在2:1～1:2之间，EDC及NHS或DMTMM与聚合物冲服单元的摩尔比在2:1～1:2之间。
[0026]在另一优选案例中，所述修饰儿茶酚修饰方法可以通过利用3,4
‑
二羟基苯甲醛或者3,4,5
‑
三羟基苯甲醛上醛基和聚合物上的氨基自发进行席夫碱反应，反应结束后再使用硼氢化钠还原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位凝胶化抗溶胀增强型组织粘合剂材料的制备，其主要特征在于所述材料制备主要原料包括：(1)末端修饰活性酯的多臂聚乙二醇；(2)修饰儿茶酚基团并含多个伯氨基聚合物；(3)成胶缓冲溶液；在成胶反应完成后，水凝胶中交联结构主要为以下三种：1)活性酯与伯氨形成的酰胺键交联结构；2)通过儿茶酚自交联结构；3)与伯氨相互作用形成岐化反应、阳离子
‑
π、席夫碱、迈克尔加成等多种化学/物理交联结构。2.如权利要求1所述的一种原位凝胶化抗溶胀增强型组织粘合剂材料的制备，其特征在于，水凝胶可以抵抗吸水溶胀，其在磷酸盐缓冲液(PBS)中浸泡吸水平衡后质量与初始重量差值≤5％。3.如权利要求1所述的一种原位凝胶化抗溶胀增强型组织粘合剂材料的制备，其特征在于，具有较高的组织粘合强度(≥40KPa)，且在中性pH条件下，粘合强度会进一步增强。4.如权利要求1所述的一种原位凝胶化抗溶胀增强型组织粘合剂材料的制备，其特征在于，其末端修饰活性酯的多臂聚乙二醇具有以下一个或多个特点：(1)聚乙二醇的臂数≥2(2)末端活性酯可为N
‑
羟基琥珀酰亚胺碳酸酯、N
‑
羟基琥珀酰亚胺乙酸酯、N
‑
羟基琥珀酰亚胺丁二酸酯、N
‑
羟基琥珀酰亚胺戊二酸酯、N
‑
羟基琥珀酰亚胺癸二酸酯。(3)重均分子量为5000～40000；(4)单种聚乙二醇聚合物(PEG)的分散系数(PDI)为1～1.1。5.如权利要求1所述的一种原位凝胶化抗溶胀增强型组织粘合剂材料的制备，其特征在于，其所述修饰儿茶酚基团并含多个伯氨基聚合物具有以下一个或多个特点：(1)该聚合物重均分子量为1000～100...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏长征，谈浩琪，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：