一种dna碱基对交联的超分子水凝胶的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子水凝胶技术领域，设及一种DNA碱基对交联的超分子水凝胶制 备方法。
【背景技术】
[0002] 随着超分子科学的建立，超分子水凝胶也开始被大家广泛关注，与传统的化学交 联水凝胶相比，超分子水凝胶的Ξ维网络结构是由弱相互作用诱导形成，由于弱相互作用 对外界刺激响应灵敏且常常具有一定的可逆性，因此，超分子水凝胶不仅保持了传统水凝 胶高水含量、生物相容性、环境友好等性质，而且常兼具应激响应、自愈合等优异性质。目 前，超分子水凝胶中的氨键作用大多是非生物体内的分子间的氨键作用，而对生物体内含 有的DNA碱基对的氨键作用的引用却很少见。DNA是自然界长期进化所选择的基因载体，而 碱基对恰是DNA储存和表达遗传信息的基因密码，并且碱基对具有的独特性质是其他任何 分子都无法替代的。
[0003] 现在，文献中有关碱基对水凝胶的报道都是将碱基对引入到水凝胶体系中大分子 链段的一端或两端来形成链段间的氨键作用，但运类水凝胶的主要交联作用为链段间的定 向排列堆积作用，具有结构不稳定的缺点。并且此类水凝胶大多在有机溶剂中成胶后用去 离子水移除有机溶剂，但无论如何洗涂都会存在溶剂残留，而有机溶剂对人体具有一定的 刺激性和毒性并会产生不良反应，运就使此类水凝胶在生物应用上受到了限制。
[0004] 聚丙締酷胺水凝胶具有一定的生物相容性，可应用于人体软组织填充材料，已被 批准用于注射隆胸隆臀等美容手术，但其结构不稳定，长时间吸水溶胀后无法保持其原来 形状，成为溶胶状态，运就在很大程度上限制了其应用范围。
[0005] 中国专利（CN 103694426 A)描述了一种通过对碱基对修饰后引入到聚合物的末 端，通过两个碱基之间形成互补的碱基对，碱基对之间形成的氨键具有盐和pH响应性，虽 然，该聚合物可在海水淡化和个人保健等方面有应用，但该发明具有结构不稳定和因碱基 含量少对盐和抑响应缓慢的缺点。
【发明内容】
[0006] 为了解决已有技术的问题，本发明目的是将生物体内含有的碱基对引入到聚丙締 酷胺水凝胶聚合物体系中，不只是末端接入，而是将碱基对镶嵌到高分子链段内，使链与链 间存在大量的碱基对氨键作用，影响其力学性能并使其具有了对盐和抑更强和更灵敏的响 应性。且本发明在水中得到水凝胶，运就排除了有机溶剂的影响。因此，具有更高的生物相 容性和生物适应性。
[0007] 本发明通过自由基聚合的方法制备一种DNA碱基对交联的超分子水凝胶，该方法 包括:腺嚷岭和胸腺喀晚先经过丙締酷氯改性，然后用极性溶剂进行沉淀析出改性腺嚷岭 碱基单体和胸腺喀晚碱基单体并干燥，然后将已改性的腺嚷岭碱基单体和胸腺喀晚碱基单 体与亲水性单体丙締酷胺和引发剂过硫酸钟先后加入去离子水中，揽拌至完全溶解，然后 将配制好的溶液直接置于反应容器中，最后将反应容器放在烘箱中进行加热反应，使合成 的腺嚷岭碱基单体和胸腺喀晚碱基单体与亲水性单体进行自由基共聚形成高分子聚合物， 聚合物依靠 DNA碱基对的氨键作用形成Ξ维网状结构，获得DNA碱基对交联的超分子水凝 胶。
[0008] 本发明所述的一种DNA碱基对交联的超分子水凝胶的制备方法，其步骤和条件如 下： (1)碱基的改性 a. 将腺嚷岭、胸腺喀晚分别溶于二甲基甲酯胺(DM巧中，分别配制成摩尔浓度为0.15~ 0.30mol/L的腺嚷岭溶液和胸腺喀晚溶液;再向上述的各溶液中分别加入Ξ乙胺，放在冰浴 中揽拌20~30min后，加入丙締酷氯，将体系抽成真空，室溫下揽拌反应6~化，分别得到改 性的腺嚷岭碱基单体溶液和胸腺喀晚碱基单体溶液;所用的腺嚷岭和胸腺喀晚与丙締酷氯 和Ξ乙胺间的摩尔比均为1:1.1~1.3:1.4~1.6; b. 将步骤a得到的溶液中改性的腺嚷岭碱基单体和胸腺喀晚碱基单体分别用极性溶剂 沉降析出，极性溶剂的体积量与被沉降溶液体积的比为7~10:1，然后用布氏漏斗进行抽 滤，分别得到接有双键的腺嚷岭碱基单体和胸腺喀晚碱基单体，将过滤产物置于干燥器里 干燥;所用的极性溶剂为乙酸。
[0009] (2)水凝胶的制备 将接有双键的腺嚷岭碱基单体、接有双键的胸腺喀晚碱基单体、亲水性单体丙締酷胺 (AM)和引发剂过硫酸钟化PS)加入到去离子水中，并揽拌至完全溶，溶液中上述各物质的质 量浓度分别为lOg/L~30g/L、10g/L~30邑/1、200邑凡、2邑/1，将配置好的溶液直接置于反应 器中，然后将反应器置于65°C~75T的烘箱中反应4~8小时，反应后冷却到室溫，最终制得 DNA碱基对交联的超分子水凝胶;所述的DNA碱基对为腺嚷岭和胸腺喀晚碱基对。腺嚷岭碱 基单体:胸腺喀晚碱基单体:亲水性单体丙締酷胺：引发剂过硫酸钟质量比为5~15:5~15: 100:1。
[0010] 本发明的反应机理如下所示：
有益效果:本发明通过自由基聚合的方法制备一种DNA碱基对交联的超分子水凝胶，该 方法包括:碱基对先经过丙締酷氯改性，然后用极性溶剂进行沉淀析出改性碱基单体并干 燥，然后将已改性的碱基单体与亲水性单体和引发剂先后加入去离子水中，揽拌至完全溶 解，然后将配制好的溶液直接置于反应容器中，最后将反应容器放在烘箱中进行加热反应， 使改性的碱基单体与亲水性单体进行自由基共聚形成高分子聚合物，聚合物依靠 DNA碱基 对的氨键作用形成Ξ维网状结构，获得DNA碱基对交联的超分子水凝胶。
[0011] 本发明是将生物体内含有的碱基对引入到聚丙締酷胺水凝胶聚合物体系中，不只 是末端接入，而是将碱基镶嵌到高分子链段内，使链与链间存在大量的碱基对氨键作用，影 响其力学性能并使其具有了对盐和pH更强和更灵敏的响应性。且本发明W水为溶剂，运就 排除了有机溶剂的影响，因此，具有良好的生物相容性、粘性、抑和盐响应性等性质，解决了 纯丙締酷胺结构不稳定的问题，可应用于基因传递、基因治疗、药物可控释放及组织工程等 领域。本发明的制备方法简单，原料易得，成本较低。
【附图说明】
[0012] 图1是实施例1DNA碱基对交联的超分子水凝胶样品的压缩应力应变曲线图。
[0013] 图2是实施例2DNA碱基对交联的超分子水凝胶样品的压缩应力应变曲线图。
[0014] 图3是实施例3DNA碱基对交联的超分子水凝胶样品的压缩应力应变曲线图。
[0015] 图4是实施例4DNA碱基对交联的超分子水凝胶样品的压缩应力应变曲线图。
[0016] 图5是实施例4DNA碱基对交联的超分子水凝胶样品的初始外观形状图。
[0017] 图6是对比例1未改性碱基对/聚丙締酷胺水凝胶样品的初始外观形状图。
[0018] 图7是对比例2聚丙締酷胺水凝胶样品的初始外观形状图。
[0019] 图8是图5所示的DNA碱基对交联的超分子水凝胶溶胀72h后的对应外观形状图。
[0020] 图9是图6所示的未改性碱基对/聚丙締酷胺水凝胶溶胀72h后的对应外观形状图。
[0021] 图10是图7所示的2聚丙締酷胺水凝胶溶胀72h后的对应外观形状图。
【具体实施方式】
[0022] 实施例1 (1) 碱基的改性 a .将0.0031mol (0.6g)腺嚷岭溶于20mL二甲基甲酯胺（DMF)中，配制成摩尔浓度为 0.15mol/L的腺嚷岭溶液;将0.0031mol(0.56g)胸腺喀晚溶于20血DMF中，配制成摩尔浓度 为0.15mol/L的胸腺喀晚溶液;再向上述的各溶液中分别加入0.0043molS乙胺，放在冰浴 中揽拌20min后，加入0.0034mol丙締酷氯，将体系抽成真空，室溫下揽拌反应化，分别得到 改性腺嚷岭碱基单体和胸腺喀晚碱基单体的溶液;所用的腺嚷岭和胸腺喀晚与丙締酷氯和 Ξ乙胺间的摩尔比均为1:1.1:1.4; b.将步骤a得到的溶液中改性的腺嚷岭碱基单体和胸腺喀晚碱基单体分别用140mL乙 酸溶剂沉降析出，乙酸溶剂与被沉降溶液体积的比为7:1，然后用布氏漏斗进行抽滤，分别 得到接有双键的腺嚷岭碱基单体和胸腺喀晚碱基单体，将过滤产物置于干燥器里干燥； (2) 水凝胶的制备 将0.15g接有双键的腺嚷岭碱基单体、0.15g接有双键的胸腺喀晚碱基单体、Ig丙締酷 胺和O.Olg过硫酸钟加入到5mL