一种可注射可降解温敏性水凝胶及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可注射水凝胶领域，尤其涉及一种可注射可降解温敏性水凝胶及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，可注射水凝胶作为一种新型的生物医用高分子材料成为生物医学领域的热点之一。其主要是指注射前为液态，而注射到人体之后由于温度的变化而转变为凝胶态。可注射水凝胶根据成凝胶原理的不同，可以分为两大类，一大类为物理交联的水凝胶，一大类为化学交联的水凝胶。其中，物理交联的水凝胶包括温敏性可注射水凝胶、PH敏感型可注射水凝胶以及光敏性水凝胶三大类。而化学交联的水凝胶又可以分为基于酶催化交联的可注射水凝胶、基于席夫碱反应的可注射水凝胶、基于麦克尔加成反应的可注射水凝胶以及离子交联可注射水凝胶四类。
[0003]温敏性水凝胶又可以分为壳聚糖-甘油磷酸钠温敏性可注射水凝胶、纤维素基温敏性可注射水凝胶、ΡΕ0-ΡΡ0-ΡΕ0基温敏性可注射水凝胶以及PLGA-PEG基温敏性可注射水凝胶。
[0004]对于壳聚糖-甘油磷酸钠温敏性可注射水凝胶而言，其中，壳聚糖(CS)其具有低毒性、良好的生物相容性和生物降解性等特性。甘油磷酸钠(GP)可诱导壳聚糖在生理条件下发生溶胶-凝胶转变，因此被广泛应用于壳聚糖基温敏性可注射水凝胶的制备。
[0005]对于纤维素基温敏性可注射水凝胶纤维素是D-葡萄糖以β-1，4_糖苷键构成的直链多糖。作为一种天然高分子，纤维素具有良好的生物相容性和生物降解性。纤维素不溶于水，但是通过化学改性引入亲水组分，可得到可溶性的纤维素衍生物。其中有些非离子型的纤维素衍生物具有热凝胶效应，即随着温度的变化可以发生溶液-凝胶相转变。低温时，此类纤维素衍生物与水分子由于氢键作用的存在而水化，随着温度的升高，剧烈的分子运动会破坏水化层，甲氧基的疏水作用使聚合物分子缔合，形成物理交联的网络结构，水成为不良溶剂，此时便发生溶液-凝胶相转变，形成了凝胶。
[0006]ΡΕ0-ΡΡ0-ΡΕ0基温敏性可注射水凝胶，是一种典型的两亲性共聚物，低毒、易代谢，具有很好的生物相容性，近年来越来越广泛地被应用在生物医用材料中。其凝胶化机理可能是:ΡΕ0-ΡΡ0-ΡΕ0嵌段共聚物在水溶液中以单聚体和由于亲水-疏水作用形成的胶束两种方式存在，当温度低于凝胶化温度时，二者保持平衡。升高温度时平衡被破坏，单聚体转变为胶束，当胶束的浓度大于临界值时，便形成凝胶。
[0007]PLGA-PEG基温敏性可注射水凝胶，其中，PLGA是指聚乳酸-羟基乙酸共聚物，PEG为聚乙二醇，PLGA-PEG共聚物具有温度敏感特性，且由于PLGA嵌段的引入，该聚合物可在体内逐步降解，并最终排出体外。此外，该共聚物还具有理想的机械强度。尽管PLGA-PEG基共聚物水凝胶有很多优点，但在实际应用中，仍存在一些缺陷，如干燥样品的溶解性较差，再溶解速率慢，制备凝胶耗时较长。此外，材料的胶粘性较大，操作时样品不易转移与称量，这些缺陷均给临床上的应用带来了不便。
[0008]与传统的水凝胶相比，可注射型的水凝胶应用于生物医药领域具有许多明显的优势。例如，可注射水凝胶应用于药物、基因或细胞载体时、负载各种药物分子、基因或细胞只需经过简单的混合、具有操作方便、可用于病变部位的局部给药以及长效释药等优点。同时还会最大限度地保持药物、基因、细胞的生物活性;应用于组织工程时，注入的液体可充满整个具有不规则形状的缺损部位，避免了预塑型支架材料难以与修复部位吻合的缺陷，此夕卜，可注射水凝胶无需外科手术植入，避免了植入型支架材料带来的手术创伤及并发炎症。
[0009]然而，目前可注射型水凝胶也有一些不足，比如在体内还不能够有效地降解，从而限制了其应用于体内的细胞移植、药物注射等用途。
[0010]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0011]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可注射可降解温敏性水凝胶及其制备方法，旨在解决目前的可注射型水凝胶在体内还不能够有效地降解，从而限制了其应用范围的问题。
[0012]本发明的技术方案如下:
一种可注射可降解温敏性水凝胶，其中，包括:
聚N-异丙基丙烯酰胺；
以及，海藻酸钠、壳聚糖、胶原、透明质酸、甲基纤维素或者聚乳酸-羟基乙酸共聚物。
[0013]所述的可注射可降解温敏性水凝胶，其中，所述聚N-异丙基丙烯酰胺为N-异丙基丙烯酰胺聚合而成。
[0014]所述的可注射可降解温敏性水凝胶，其中，所述的壳聚糖是由N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖以4糖苷键连接而成的直链多糖。
[0015]所述的可注射可降解温敏性水凝胶，其中，所述的胶原为I型鼠尾胶原。
[0016]所述的可注射可降解温敏性水凝胶，其中，所述的甲基纤维素为羧甲基纤维素。
[0017]—种如上所述的可注射可降解温敏性水凝胶的制备方法，其中，包括步骤:
先将聚N-异丙基丙烯酰胺，与海藻酸钠、壳聚糖、胶原、透明质酸、甲基纤维素或者聚乳酸-羟基乙酸共聚物搅拌混合；
接着在预定温度下放置一段时间形成水凝胶，之后切成小块；
再放在去离子水中浸泡或者用有机溶剂抽提以便去除未反应的小分子；
最后在常温真空干燥至恒重。
[0018]所述的可注射可降解温敏性水凝胶的制备方法，其中，预定温度为40°C。
[0019]所述的可注射可降解温敏性水凝胶的制备方法，其中，放置24小时。
[0020]有益效果:本发明将温敏性材料与具有可降解特性的材料有机结合，在这些材料的组合之下，能够形成可降解的温敏性水凝胶材料，解决目前的水凝胶材料在体内无法降解的问题，极大地扩增了水凝胶的应用范围和实用价值。
【附图说明】
[0021]图1为本发明实施例1的制备流程图。
[0022]图2为本发明实施例2的制备流程图。
[0023]图3为本发明实施例3的制备流程图。
[0024]图4为本发明实施例4的制备流程图。
[0025]图5为本发明实施例5的制备流程图。
【具体实施方式】
[0026]本发明提供一种可注射可降解温敏性水凝胶及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]本发明一种可注射可降解温敏性水凝胶，其包括:
聚N-异丙基丙烯酰胺；
以及，海藻酸钠、壳聚糖、胶原、透明质酸、甲基纤维素或者聚乳酸-羟基乙酸共聚物。
[0028]所述的聚N-异丙基丙烯酰胺为N-异丙基丙烯酰胺聚合而成，N-异丙基丙烯酰胺分子式为C6HnNO。其为热敏性材料，可用于制作温度敏感性能的功能膜、温度控制凝胶的渗透色谱、液相色谱的填料、合成模拟生物活性的纤维蛋白胶原、易用冷水除去的皮肤粘附带、细胞培养支持材料、伤口贴、温度敏感的增稠剂、防染剂、电阻墨水、电泳母体、化妆品、用作涂层、包装和生物医用材料等。
[0029]所述的海藻酸钠为褐藻的细胞膜成分，无毒、无刺激性，除可用于口服及外用药物的粘合剂、增稠剂及助悬剂等，还可用作药物片剂崩解剂或者肠溶微囊的囊材。
[0030]所述的壳聚糖(CS)是一种天然的碱性多糖，其化学名为(I，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖，其具有低毒性、良好的生物相容性和生物降解性等特性。
[0031]所述的胶原为I型鼠尾胶原。I型鼠尾胶原是天然骨组织胞外基质的主要成分，免疫原性低，生物相容性好，能促进成骨矿化和新骨组织的形成。
[0032]所述的透明质酸是一种由D-葡糖醛酸和N-乙酰-D-氨基葡糖为双糖单位组成的直链高分子多糖，是人体细胞外基质(ECM)的主要成分之一，其形成的水凝胶材料由于具有内在的生物相容性、高吸水性、可注射性以及与天然ECM结构相似等优异性能。
[0033]所述的甲基纤维素为羧甲基纤维素(CMC)。羧甲基纤维素钠是一种水溶性纤维素衍生物即离子型纤维素醚，因其具有良好的水溶性、生物相容性和生物可降解性而被广泛地应用于食品、造纸、医药卫生和石油工业等领域。同时CMC也是一种电解质聚合物，分子结构中含有大量的羧基(-C00H)，其羧基的离解程度与环境的pH密切相关。
[0034]聚乳酸-轻基乙酸共聚物(poly(lactic-co_glycolic acid)，PLGA)由两种单体乳酸和羟基乙酸随机聚合而成，是一种可降解的功能高分子有机化合物，具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜的性能。
[0035]本发明还提供一种如上所述的可注射可降解温敏性水凝胶的制备方法，其包括步骤:
先将聚N-异丙基丙烯酰胺，与海藻酸钠、壳聚糖、胶原、透明质酸、甲基纤维素或者聚乳酸-羟基乙酸共聚物搅拌混合；
接着在预定温度下放置一段时间形成水凝胶，之后切成小块；
再放在去离子水中浸泡或者用有机溶剂抽提以便去除未反应的小分子；
最后在常温真空干燥至恒重。
[0036]预定温度优选为40°C。在此预定温度下放置24小时形成水凝胶。
[0037]进一步，在去离子水中浸泡以便去除未反应的小分子时，每隔一段时间换次水。用有机溶剂抽提时，所述的有机溶剂可以是丙酮，例如用丙酮抽提24小时，除去未接枝的均聚物和单体。
[0038]实施例1基于PNIPAAm-海藻酸钠的可注射可降解温敏性水凝胶
本实施例主要是结合海藻酸钠的优良特性，以及基于温敏性水凝胶基本材料PNIPAAm，通过一系列反应来制备具有可降解特性的温度敏感性可注射的水凝胶材料(见图1)。因此，在本实施例中，作为一种和PNIPAAm组合的材料。
[0039]本实施例中，制备基于PNIPAAm-海藻酸钠的可注射可降解温敏性水凝胶的具体制备过程为:将例如lg、2.5g、5g或1g的海藻酸钠，以及200ml去离子水分别加入反应瓶中，采用磁力搅拌器搅拌溶解后，通入15分钟氮气;然后再加入NIPAAm单体，比如0.5g、Ig、2g、3g、4g或5g的NIPAAm单体;其后再加入适量交联剂N，N，_亚甲基双丙烯酰胺(Bis)，比如0.05