一种基于葡聚糖的水凝胶微球及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于葡聚糖的水凝胶微球及其制备方法，属于生物医用高分子材 料技术领域。
【背景技术】
[0002] 水凝胶是一种聚合物通过物理或化学交联形成的三维网络结构，在水溶液中能够 溶胀并保持大量水分而又不能溶解，亲水的小分子可以在水凝胶中扩散。水凝胶微球同时 具备了水凝胶和微/纳米粒子双方面的特性。由于其具有较小的尺寸、较大的比表面积 等，同时还具有水凝胶的尺寸稳定性和高溶液吸收性能，因此，水凝胶微/纳米粒子作为 生物医用材料在组织工程、药物传递等领域具有巨大的应用潜力和广阔的应用前景（The developmentofmicrogels/nanogelsfordrugdeliveryapplications,Progressin PolymerScience, 2008. 33: 448-477;MicrogelsinDrugDelivery,inMicrogel Suspensions， 2011，Wiley-VCHVerlagGmbH&Co.KGaA. 375-405)。
[0003] 基于天然高分子材料的水凝胶具有优良的生物安全性，作为生物材料备受关注。 多糖是一类具有良好生物相容性的天然聚合物，以天然多糖高分子材料构建的水凝胶具 有良好的生物相容性和生物降解性，作为生物医用高分子材料广泛应用于组织工程、基因 载体和药物载体，目前关于多糖凝胶微球的研究主要围绕壳聚糖及海藻酸开展。葡聚糖 (dextran)，又称右旋糖酐，是一种分子结构上带有大量游离羟基的细菌性多糖，具有良好 的水溶性和生物安全性。自十九世纪四十年代开始，葡聚糖作为一种临时性血浆替代品广 泛应用于临床，因此基于葡聚糖的水凝胶微球作为药物载体材料具有广泛的临床应用前 景。
[0004] 目前，以聚合物为材料基础的水凝胶微球的制备方法一般分为四大类（Nanogels asPharmaceuticalCarriers:FiniteNetworksofInfiniteCapabilities.AngewandteChemieInternationalEdition,2009. 48: 5418-5429) : (1)利用高分子 间的氢键、亲疏水力、静电作用力等物理作用力"自组装"形成水凝胶微球；（2)通过引发 微乳液体系中的单体聚合制备凝胶微球，聚合过程可以在均相体系中进行，也可以在具有 纳米尺寸的异相环境中进行；（3)通过化学交联，高分子间以共价键连接形成凝胶微球； (4)利用"平板印刷术"或"微流体"等纳米材料加工方法来制备水凝胶微球。其中，微乳 液聚合法通常是将聚合单体加入到含有乳化剂而无引发剂的水相（油相）中，加至油相（水 相）中剧烈搅拌形成小液滴，再加入引发剂或通过高能辐射在水相(油相）中引发单体聚合 形成纳米粒子。而"油包水"的反相微乳液方法在制备水凝胶纳米颗粒方面具有反应条件 温和、凝胶微球粒径容易控制等优点，因此是制备微/纳米粒子材料的一种常用方法（The GenerationofNanoparticlesinMiniemulsions.AdvancedMaterials, 2001. 13: 765-768；MiniemulsionPolymerizationandtheStructureofPolymerandHybrid Nanoparticles.AngewandteChemieInternationalEdition, 2009. 48: 4488-4507)， 但目前关于该方法用于制备葡聚糖基水凝胶的文献报道较少，尚未提出适用的反应条件和 表面活性剂体系。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种基于葡聚糖的水凝胶微球 及其制备方法。本发明提出以"油包水"反相微乳液体系为反应介质，通过调节构成反相微 乳液的表面活性剂种类、含量、表面活性剂复配比例以及乳化方法等因素，制备粒径大小可 控且具有良好稳定性的葡聚糖基水凝胶微球，本发明通过以下技术方案实现。
[0006] -种基于葡聚糖的水凝胶微球，其结构式可表示如下：
[0007] -种上述的基于葡聚糖的水凝胶微球的制备方法，其具体步骤包括如下： (1) 醛基化葡聚糖的制备 将葡聚糖在室温下按照固液比为10 :l〇〇g/ml溶解在水中，然后置于冰水浴中按照糖 单元/1〇4摩尔比为2:1~1:1加入高碘酸钠获得混合液，将混合液在室温、避光条件下搅拌 反应2~6h，获得的溶液用再生纤维素透析袋在去离子水中透析2~3天，透析过程中每3~5h 换一次去离子水，透析完成后冷冻干燥得到醛基化程度为40~60%的部分醛基化葡聚糖固 体（即每100个糖单元中有40~60个被氧化，具体醛基化程度通过盐酸羟胺滴定法进行测 定）； (2) 葡聚糖水凝胶微球的制备 将步骤（1)得到的部分醛基化葡聚糖固体溶于去离子水中得到浓度为100~200mg/mL的醛基化葡聚糖水溶液，在室温下，将醛基化葡聚糖水溶液加入溶解了乳化剂的环己烷溶 液中，乳化形成反相微乳液，然后加入胺类交联剂搅拌l〇~12h，最后通过离心收集沉淀物， 沉淀物经乙醇清洗后得到化学交联型葡聚糖水凝胶微球，分散于去离子水中保存； (3) 葡聚糖水凝胶微球的还原 向步骤（2)得到分散于去离子水中的化学交联型葡聚糖水凝胶微球中加入硼氢化钠， 在室温下搅拌24h，最后通过离心收集沉淀物，沉淀物经去离子水清洗后得到还原后的葡聚 糖水凝胶微球，分散于去离子水中保存。
[0008] 所述步骤（1)中的葡聚糖为分子量10000g/mol~100000g/mol的葡聚糖中的任一 种。
[0009] 所述步骤（2)中醛基化葡聚糖水溶液与环己烷体积比为1 :5~1 :10。
[0010] 所述步骤（2)中的乳化剂为聚氧代乙烯（5)壬基苯基醚（C0-520)、失水山梨醇 油酸酯（Span80)或Span80/失水山梨醇单油酸酯聚氧乙稀醚（Tween80)的复配剂(该复 配剂中Tween80为Span80质量的5%~20%)中的任一种，乳化剂的加入量为环己烷质量的 10~50%〇
[0011] 所述步骤（2)中乳化为机械搅拌乳化或者超声乳化。
[0012] 所述步骤（2)中的胺类交联剂为乙二胺、赖氨酸、精氨酸中的任一种带有两个 氨基的化合物，加入量为按照部分醛基化葡聚糖中醛基与胺类交联剂中氨基的摩尔比为 1:1~2:1加入。
[0013] 所述步骤（2)中的胺类交联剂为分子量为600g/m〇l~1800g/m〇l的树枝状聚乙烯 亚胺（PEI)中的任一种带有两个以上氨基的化合物，加入量为按照部分醛基化葡聚糖中醛 基与胺类交联剂中氨基的摩尔比为2:1~1:5加入。
[0014] 所述步骤（3)中硼氢化钠与化学交联型葡聚糖水凝胶微球中C=N双键的摩尔比为 2:1~10:1〇
[0015] 本发明基于葡聚糖的水凝胶微球的制备过程示意过程（以乙二胺作为交联剂为 例）如下：
本发明的有益效果是： 1、本发明制得的葡聚糖基水凝胶微球是一种基于天然高分子材料的水凝胶微球，具有 良好的生物安全性、稳定性和临床应用前景。
[0016] 2、本发明涉及的葡聚糖基水凝胶微球通过反相微乳液交联法获得，通过调控反相 微乳液的表面活性剂种类、构成及乳化方法可以对其形貌、粒径进行调控。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明实施例1还原前后的红外光谱图，其中a为还原前凝胶微球红外光 谱图，b为还原后葡聚糖水凝胶微球的红外光谱图； 图2是本发明实施例1还原前凝胶微球扫描电镜照片； 图3是本发明实施例2还原前