一種殼聚糖水凝膠及其制備方法與應用技術

本發明專利技術公開了一種殼聚糖水凝膠，其所具有的結構單元如下，其中，m取值為400～700中的任意自然數，n的取值為30～100中的任意自然數。本發明專利技術還公開了上述殼聚糖水凝膠的制備方法和應用，本發明專利技術將聚乙二醇和酪胺分子接枝到殼聚糖分子鏈中，得到水溶性良好的殼聚糖衍生物，在交聯試劑的作用下，得到殼聚糖水凝膠。制備方法工藝簡單，制得的殼聚糖水凝膠理化性能和生物性能好、組織相容性好、環保無毒，可安全、有效的應用于傷口組織的修復。其中，m取值為400～700中的任意自然數，n的取值為30～100中的任意自然數。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及到，屬于生物醫學材料技術領 域。
技術介紹
凝膠是溶液中的高分子在一定條件下形成的空間網狀結構，溶液作為填充介質分 散在其中。水凝膠，顧名思義是以水為介質的凝膠，它物理性質柔軟，能吸收大量各種結合 形態的水，溶脹后形成的三維網絡結構，由于水分含量多還能使高分子材料有部分流體的 性質，這一點與人體組織相類似，因此高分子水凝膠有良好的生物組織相容性，同時高分子 水凝膠具有組織親和性。綜合上述特性，高分子水凝膠在生物組織工程和組織修復領域得 到了廣泛的應用。 水凝膠的種類很多，根據其原料來源的不同，可以分為天然/半天然水凝膠和人 工合成高分子水凝膠兩類。天然和半天然水凝膠以其來源廣泛，容易獲取并且有一定的生 物相容性等原因，在生物醫用高分子中較為常見，比如纖維素類，殼聚糖類，海藻酸類以及 多糖等。但是天然/半天然水凝膠仍然存在著一些問題，主要表現為分子結構不可控，原料 的差異會導致不同批次產品性能的波動。另外，來自動物機體的原料可能有免疫原效應，而 且天然材料的機械強度低、降解速率快也限制了其應用的廣泛性。人工合成的高分子水凝 膠，因為分子結構可以設計控制，性質更加穩定，在人體內存在時間也會更長。但是與天然 高分子凝膠相比，其生物相容性不好。為了更好的綜合人工合成聚合物和天然高分子的優 點，可以將活性分子修飾到人工合成的高分子上，提高其相容性。 甲殼素提取于甲殼類動物的外殼，在自然界中廣泛存在，含量僅次于纖維素。其脫 乙酰產物殼聚糖是一種具有良好生物組織相容性與血液相容性、能直接被微生物降解、且 無毒性的天然高分子材料。由于其具有以上特點被廣泛應用于傷口愈合、藥物釋放體系等 方面。 然而，由于殼聚糖力學性能差、脆性較大、水溶性差等缺點成為其應用于外科創傷 輔料的主要阻礙因素。PEG是一種生物組織相容性和水溶性良好的生物材料，被廣泛應用于 蛋白、多肽類生物材料的改性中。酪胺是一種低分子的生物胺，對人體有重要的生理作用。 該化合物具有升高血壓的藥理作用，常被用于作為生化試劑或者制造醫藥中間體。將PEG 和酪胺依次嫁接到殼聚糖上，可以有效提高殼聚糖的水溶性和力學強度。 鑒于水凝膠的重要應用價值，以及綜合考慮現有材料以及制備方法的優缺點，本 專利技術將活性小分子接枝到天然高分子材料上，提高其力學性能、水溶性，增強其組織相容 性，以此來制造出更好的水凝膠，能夠安全、高效的應用于傷口組織的修復。
技術實現思路
專利技術目的：本專利技術的目的在于提供一種理化性能和生物性能好、組織相容性好、環 保無毒的水凝膠及其制備方法，以此來制造出更好的水凝膠，能夠安全、高效的應用于傷口 組織的修復。 技術方案：本專利技術提供一種殼聚糖水凝膠，其結構單元如下：【主權項】1. 一種殼聚糖水凝膠，其結構單元如下：其中，m取值為400~700中的任意自然數，n的取值為30~100中的任意自然數。2. -種權利要求1所述的殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于：它包括以下步驟： (1)PNC-PEG-PNC(III)的制備：將聚乙二醇⑴溶于有機溶劑中，在氮氣保護下加 入4-二甲氨基吡啶和三乙醇胺，室溫下攪拌10~20min;再滴加溶于有機溶劑中的對硝 基苯氯甲酸酯（II)，在氮氣保護、室溫下反應12~54h;反應結束后，旋蒸濃縮，向濃縮液 中加入無水乙醚，得固體沉淀，固體沉淀用無水乙醚多次洗滌，真空干燥得固體粉末，即得 PNC-PEG-PNC(III)； (2)PNC-PEG-TA(V)的制備：將步驟（1)得到的PNC-PEG-PNC(III)溶解于有機溶劑中， 然后加入溶于有機溶劑中的酪胺（IV)，在氮氣保護、室溫下，攪拌反應2~12h，旋蒸濃縮得 到黃色固體，即得到PNC-PEG-TA(V); (3) 殼聚糖-聚（乙二醇）_酪胺共軛物（VII)的制備：將步驟⑵得到的 PNC-PEG-TA(V)加入到溶于反應溶劑中的殼聚糖（VI)，在氮氣保護、室溫下，攪拌反應12~ 72h后，將反應液加入透析袋中，在去離子水中透析4~7d后，將透析袋中的液體凍干，即得 到殼聚糖-聚（乙二醇）_酪胺共軛物（VII); (4) 殼聚糖水凝膠（VIII)的制備：將聚合物殼聚糖-聚（乙二醇）-酪胺共軛物（VII) 溶于緩沖液中，再加入交聯試劑，攪拌10~70s使凝膠化，即得殼聚糖水凝膠（VIII)，其中， 所述交聯試劑為質量比為（IXKT3~4XKT3) :1的辣根過氧化物酶和雙氧水混合溶液。3. 根據權利要求2所述的一種殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（1)中，聚 乙二醇（I)溶于有機溶劑中，使得溶質聚乙二醇（I)的濃度為60~150g/L;對硝基苯氯甲 酸酯溶解于有機溶劑中，使得溶質對硝基苯氯甲酸酯的濃度為25~50g/L。4. 根據權利要求2所述的一種殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（1)中， 聚乙二醇（I)、對硝基苯氯甲酸酯、4-二甲氨基吡啶和三乙醇胺的摩爾比為1 : (3~ 6) : (3 ~6) : (3 ~6)。5. 根據權利要求2所述的一種殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（2)中， PNC-PEG-PNC(III)溶于有機溶劑中，使得溶質PNC-PEG-PNC(III)的濃度為40~120g/L; 酪胺溶于有機溶劑中，使得溶質酪胺的濃度為2~8g/L。6. 根據權利要求2所述的一種殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（2)中， PNC-PEG-PNC(III)與酪胺（IV)的摩爾比為 2 : (1 ~L 5)。7. 根據權利要求2所述的一種殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（1)和（2) 中，有機溶劑為二氯甲烷或二甲基亞砜或四氫呋喃。8. 根據權利要求2所述的一種殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（3)中，殼 聚糖（VI)溶于反應溶劑中，使得溶質殼聚糖（VI)的濃度為0. 33~0. 99g/L。9. 根據權利要求2所述的一種殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（3)中，聚 合物PNC-PEG-TA(V)與殼聚糖（VI)的摩爾比為1 : (300~800)。10. 根據權利要求2所述的一種殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（3) 中，反應溶劑為體積比（80~120) : 1的二甲基亞砜與醋酸混合溶液或者體積比（80~ 120) : 1的二甲基亞砜與鹽酸的混合溶液。11. 根據權利要求2所述的一種殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（4)中， 聚合物殼聚糖-聚（乙二醇）_酪胺共軛物（VII)和交聯試劑的質量比為（0.1~0.15) : 1。12. 根據權利要求2所述的一種殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟（3)中， 所述緩沖溶液為PH 7. 2~7. 6的磷酸緩沖液。13. 根據權利要求2~12任意一項方法制備得到的殼聚糖水凝膠。14. 根據權利要求1或者權利要求13所述的殼聚糖水凝膠在組織創傷修復中的應用。【專利摘要】本專利技術公開了一種殼聚糖水凝膠，其所具有的結構單元如下，其中，m取值為400～700中的任意自然數，n的取值為30～100中的任意自然數。本專利技術還公開了上述殼聚糖水凝膠的制備方法和應用，本專利技術將聚乙二醇和酪胺分子接枝到殼聚糖分子鏈中，得到水溶性良好的殼聚本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種殼聚糖水凝膠，其結構單元如下：其中，m取值為400～700中的任意自然數，n的取值為30～100中的任意自然數。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇賢斌，沈冬健，王園園，李金科，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32