一种羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶及其制备方法和应用，属于生物医用材料领域。所述羧化羟丁基壳聚糖是在羟丁基壳聚糖的氨基位置上接枝含有羧基结构的侧链，所述含羧基结构的侧链是指羧甲基侧链，羧乙基侧链，羧丙基侧链，羧丁基侧链或琥珀酰基侧链。本发明专利技术通过在羟丁基壳聚糖的

【技术实现步骤摘要】
一种羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种医疗和生物工程用品，特别是涉及一种羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶及其制备方法和应用，属于生物医用材料领域。

技术介绍

[0002]温敏水凝胶的热响应体系是通过热诱导形成水凝胶，并引发自凝胶化特性，表现出温度响应性溶胶到凝胶的转变。温敏水凝胶体系在较低温度下保持液态，当温度升高时，可迅速转变成凝胶态，形成固态凝胶，这个转变过程不涉及化学反应或酶促反应。温敏水凝胶由于仅依靠温度升高和降低完成溶液
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凝胶的相变，不需要引入催化剂、交联胶等化学过程，减少了对机体的刺激，其在生物医学领域的应用受到极大关注。
[0003]羟丁基壳聚糖是壳聚糖重要的衍生物，已有研究显示羟丁基壳聚糖溶液具有温敏性，可以发生温度响应性的相转变，在低温度下为液态，当温度升高时可转化为不流动的凝胶。关于羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的制备方法和在创面止血、创面愈合、脑脊液封堵、组织填充、细胞培养、药物载体等方面的应用都有研究报道。博士学位论文《羟丁基壳聚糖的制备及其水凝胶敏感性（温度、pH）与生物相容性研究》（李晶晶，2011）详细研究了羟丁基壳聚糖水凝胶的流变学特性，论文摘要中记载了5%的羟丁基壳聚糖以蒸馏水为溶剂的成胶温度为16.5℃，pH7.4的PBS缓冲液为溶剂的成胶温度为15.5℃。这表明羟丁基壳聚糖水凝胶在近中性的正常pH条件下的成胶温度小于17℃，成胶温度偏低。论文摘要中还记载了羟丁基壳聚糖表现了较强的抑制L929细胞迁移的作用，羟丁基壳聚糖浓度为0.25mg/ml时对细胞迁移速度的抑制率可达到48%。硕士学位论文《温敏性羟丁基壳聚糖生物安全性研究》（陈寅生，2016）详细研究了羟丁基壳聚糖的生物安全性，论文摘要中记载了羟丁基壳聚糖浸提液对L929 细胞的毒性作用，其中25%浸提液组实验第2天和第4天的细胞的增殖率分别为44.6%和14.5%，都出现了细胞凋亡。因此，羟丁基壳聚糖温敏水凝胶在生物医用材料领域的应用还需要解决两个关键性技术问题：一是提高羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的温敏点，现有的羟丁基壳聚糖的温敏点较低，通常低于17℃，在低温下为液体，在17℃以上为不流动的凝胶，低温敏点给温敏水凝胶在室温下的注射、导入、应用等操作带来了难度，在室温下的可操作时间较短；二是提高羟丁基壳聚糖的细胞相容性，现有的羟丁基壳聚糖表现了对L929成纤维细胞的抑制生长和抑制迁移作用，细胞相容性不好，这不利于羟丁基壳聚糖在体内组织的应用。因此，提高羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的温敏点，提高其细胞相容性，是羟丁基壳聚糖温敏水凝胶在生物医用材料领域广泛应用需要解决的两个关键性技术问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的第一个目的是提供一种具有较高温敏点的羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶，该水凝胶的温敏点在20℃～40℃，高于羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的温敏点，可有效延长其在室温条件的操作时间；同时羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶由于在壳聚糖主链的
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NH2位置接入具有羧基结构的侧链，具有负电性的羧基削弱了
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NH2原有的正电性，
降低了正电荷对细胞的副作用，由此大大提高了上述羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的细胞相容性，水凝胶无细胞毒性，从而具有更好的细胞相容性，可以弥补羟丁基壳聚糖温敏水凝胶现有技术的不足，扩大壳聚糖基温敏水凝胶的应用范围。
[0005]本专利技术的第二个目的是提供一种上述具有较高温敏点的羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的制备方法，通过在羟丁基壳聚糖的
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NH2位置接入具有羧基结构的侧链来制备具有更高温敏点的温敏性的羧化羟丁基壳聚糖的水凝胶，所述具有羧基结构的侧链包括羧甲基、羧乙基、羧丙基、羧丁基、琥珀酰基等。所述羧化羟丁基壳聚糖的分子结构中同时具有羟丁基和羧基，打破了羟丁基壳聚糖水凝胶原有的氢键平衡，改变了原有的亲疏水平衡，从而提高了水凝胶的温敏点，重新建立亲疏水性平衡，以弥补羟丁基壳聚糖温敏水凝胶温敏点低的现有技术不足。本专利技术的羧化壳聚糖基温敏水凝胶的温敏点可以根据壳聚糖C2位
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NH2位置接枝的带有羧基结构的侧链长度和取代度的不同在20～40℃范围内进行调节，以满足不同应用场景的需求。
[0006]本专利技术的具体技术方案如下：一种羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶，其特征是，所述羧化羟丁基壳聚糖是在羟丁基壳聚糖的氨基位置上接枝含有羧基结构的侧链，所述含羧基结构的侧链是指羧甲基侧链，羧乙基侧链，羧丙基侧链，羧丁基侧链，琥珀酰基侧链，或其它带有羧基结构的脂肪族或芳香族的侧链；所述羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶是含有0.5～10%（m/v）的羧化羟丁基壳聚糖的水性溶液，其具有温度敏感特性，在温度低于温敏点时呈可流动的液态，在温度高于温敏点时呈不流动的凝胶态；所述羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的温敏点在20～40℃之间，通过控制含羧基结构的侧链的长度和取代度的不同进行调节。
[0007]所述羧化羟丁基壳聚糖的水性溶液是指水、生理盐水、磷酸缓冲液、格林氏液、葡萄糖液或其它常用水性溶剂的溶液。
[0008]上述羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）在30～90%（v/v）的有机溶剂的水溶液中，加入具有温敏性的羟丁基壳聚糖，搅拌分散，制成0.5～20%（m/v）的羟丁基壳聚糖悬液；（2）按羟丁基壳聚糖与羧化试剂乙醛酸或乙酰丙酸的摩尔比为1:（0.1～5）的比例加入羧化试剂，室温或加热下搅拌反应1～24 h，反应后用稀碱液调反应体系的pH至中性或碱性；（3）室温下向反应体系中缓慢滴加1～10%的NaBH4水溶液，进行还原反应1～5 h；（4）反应产物用乙醇水溶液洗涤脱盐、乙醇脱水、干燥，或将反应产物用4～10℃下或室温下去离子水透析，透析物进行冷冻真空干燥，得羧甲基羟丁基壳聚糖或羧丁基羟丁基壳聚糖，即羧化羟丁基壳聚糖；（5）取羧化羟丁基壳聚糖配制成0.5～10%（m/v）的水性溶液，升温至温敏点以上，即为羧基羟丁基壳聚糖温敏水凝胶。
[0009]测试上述羧化羟丁基壳聚糖水性溶液的液态与凝胶态的相转变温度，即为羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的温敏点。
[0010]进一步的，上述羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶替代的制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）在30～90%（v/v）的有机溶剂的水溶液中，加入具有温敏性的羟丁基壳聚糖，搅
拌分散，制成0.5～20%（m/v）的羟丁基壳聚糖悬液；（2）用稀碱液调反应体系的pH至中性或碱性，按羟丁基壳聚糖与羧化试剂氯乙酸或氯丙酸或氯乳酸或丙烯酸的摩尔比为1:（0.1～5）的比例，滴加羧化试剂的水溶液，室温或加热下搅拌反应1～24 h；（3）反应后用稀酸或稀碱溶液调节反应体系的pH至中性，反应产物用乙醇水溶液洗涤脱盐、乙醇脱水、干燥，或反应物用4～10℃下或室温下去离子水透析，透析物冷冻真空干燥，得羧甲基羟丁基壳聚糖或羧乙基羟丁基壳聚糖，即羧化羟丁基壳聚糖；（4）取羧化羟丁基壳聚糖配制成0.5～10%（m/v）的水性溶液，升温至温敏点以上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶，其特征是，所述羧化羟丁基壳聚糖是在羟丁基壳聚糖的氨基位置上接枝含有羧基结构的侧链，所述含羧基结构的侧链是指羧甲基侧链，羧乙基侧链，羧丙基侧链，羧丁基侧链或琥珀酰基侧链。2.如权利要求1所述羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）在30～90%（v/v）的有机溶剂的水溶液中，加入具有温敏性的羟丁基壳聚糖，搅拌分散，制成0.5～20%（m/v）的羟丁基壳聚糖悬液；（2）按羟丁基壳聚糖与羧化试剂乙醛酸或乙酰丙酸的摩尔比为1:（0.1～5）的比例加入羧化试剂，室温或加热下搅拌反应1～24 h，反应后用稀碱液调反应体系的pH至中性或碱性；（3）室温下向反应体系中缓慢滴加1～10%的NaBH4水溶液，进行还原反应1～5 h；（4）反应产物用乙醇水溶液洗涤脱盐、乙醇脱水、干燥，或将反应产物用4～10℃下或室温下去离子水透析，透析物进行冷冻真空干燥，得羧甲基羟丁基壳聚糖或羧丁基羟丁基壳聚糖，即羧化羟丁基壳聚糖；（5）取羧化羟丁基壳聚糖配制成0.5～10%（m/v）的水性溶液，升温至温敏点以上，即为羧基羟丁基壳聚糖温敏水凝胶。3.如权利要求1所述羧化羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）在30～90%（v/v）的有机溶剂的水溶液中，加入具有温敏性的羟丁基壳聚糖，搅拌分散，制成0.5～20%（m/v）的羟丁基壳聚糖悬液；（2）用稀碱液调反应体系的pH至中性或碱性，按羟丁基壳聚糖与羧化试剂氯乙酸或氯丙酸或氯乳酸或丙烯酸的摩尔比为1:（0.1～5）的比例，滴加羧化试剂的水溶液，室温或加热下搅拌反应1～24 h；（3）反应后用稀酸或稀碱溶液调节反应体系的pH至中性，反应产物用乙醇水溶液洗涤脱盐、乙醇脱水、干燥，或反应物用4～10℃下或室温下去离子水透析，透析物冷冻真空干燥，得羧甲基羟丁基壳聚糖或羧乙基羟丁基壳聚糖，即羧化羟丁基壳聚糖；（4）取羧化羟丁基壳聚糖配制成0.5～10%（m/v）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：青岛慧生惠众生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：