一种聚乙二醇水凝胶的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚乙二醇型水凝胶的制备方法，属于水凝胶技术领域。本发明是以聚乙二醇为原料，通过与半胱氨酸酯化生成多巯基线性聚乙二醇酯，与柠檬酸酐在三氟甲基磺酸稀土催化下缩聚生成多双键线性聚乙二醇型聚醚酯然后将两者混合经巯基?双键Michael加成反应制得水凝胶，在低温下加入糖苷酶和酯酶，并且低温保存，低温抑制酶的活性，使水凝胶进入人体后，在人体温度时酶产生高活性，使水凝胶水解，产生可以被人体吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝胶了的降解，并且本发明操作简单，易于实现工业化。
【专利说明】
一种聚乙二醇水凝胶的制备方法
技术领域
[0001]本发明公开了一种聚乙二醇型水凝胶的制备方法，属于水凝胶技术领域。
【背景技术】
[0002]实现药物在人体病变部位的控制释放是一种理想的治疗疾病的方法。将药物包埋或者键合到高分子载体上可以实现药物的控制释放。主要的高分子载体有高分子胶束、药物/高分子共轭体、凝胶等。20世纪50年代末期，以硅橡胶、聚(醋酸乙烯酯)等高分子材料作为小分子药物的载体，实现了药物的持续平稳释放。但这些高分子材料不可降解，药物释放完成后，需要通过手术的方法移除这些这些载体，增加了病人的痛苦。随后，70年代发展了以聚(丙交酯、已交酯)为代表的可降解高分子材料作为药物载体，并发展出了促黄体生成激素释放激素/PLGA微球用于治疗妇女子宫内膜异位症，已得到美国食品与药品管理局(FDA)批准，在临床得到应用，其一次给药，可以维持疗效近一个月左右。但这类材料同样面对需要通过手术才可将药物载体植入人体的问题。可注射水凝胶材料因其独特的无需对病人进行手术治疗而且可在受伤部位形成复杂形状，并强烈的粘附在肌体组织上的优势，在作为药物传递载体和植入材料上成为过去几十年的研究热点。水凝胶是指亲水或水溶性的高分子通过物理或化学的方法交联成具有三维网状结构、在吸水后仍能保持一定形状的聚合物材料。近年来，有学者制备了 PLAG-PEG-PLGA三嵌段聚合物，通过温度诱导此聚合物实现了溶胶-凝胶转变，实现了水凝胶的原位注射成型；但这种水凝胶是通过物理方法(如氢键、离子键、疏水相互作用)交联得到的，力学强度低。通过化学键交联得到的水凝胶通常需要交联剂、催化剂等，如有学者利用“点击化学”、光引发的自由基聚合等方法制备了水凝胶，但在制备过程中需要用到金属催化剂、紫外光、引发剂等，这会对人体造成额外的伤害，且反应条件与人体生理条件差别较大，凝胶化反应过程中会有副产物生成，难以作为可注射凝胶使用。因此研究在人体生理条件下原位形成可注射的水凝胶体系不仅有较大的科学意义而且有实际的应用前景。
[0003]聚乙二醇(PEG)是通过美国食品与药品管理局(FDA)认证的具有良好生物相容性的水溶性高分子，已被广泛地应用于生物医药领域。商品化的聚乙二醇有各种不同的分子量，分子链两端可以为不同基团，可以进行多种化学修饰，如同丙烯酸反应可使端基变为双键，双键可以进行自由基聚合反应;同溴丙炔反应可使端基变为炔基，端炔基可与叠氮发生“点击反应”；同溴代异丁酰溴反应可转变成引发原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂，进行“活性/可控”自由基聚合，因此被广泛地应用于水凝胶的制备。有学者报道将星形聚乙二醇的端羟基修饰为巯基和双键，利用Michael加成反应制备可注射水凝胶但星形聚乙二醇的合成条件苛刻难以工业化，价格昂贵，且需要进一步的化学修饰。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对目前聚乙二醇的合成条件苛刻难以工业化，价格昂贵，且需要进一步的化学修饰，并且不可降解的问题，提供了一种聚乙二醇型水凝胶的制备方法，本发明是以聚乙二醇为原料，通过与半胱氨酸酯化生成多巯基线性聚乙二醇酯，与柠檬酸酐在三氟甲基磺酸稀土催化下缩聚生成多双键线性聚乙二醇型聚醚酯然后将两者混合经巯基-双键Michael加成反应在制得水凝胶，在低温下加入糖苷酶和酯酶，并且低温保存，低温抑制酶的活性，使水凝胶进入人体后，在人体温度时酶产生高活性，使水凝胶水解，产生可以被人体吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝胶了的降解，并且本发明操作简单，易于实现工业化。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)分别称取10?20g聚乙二醇和10?20g半胱氨酸加入到盛有200?300mL去离子水的500mL三口烧瓶中，向烧杯中加入5?1mL0.1mol/LNaOH，水浴控制温度为55?65°C，搅拌反应3?5h，得到多巯基线性聚乙二醇型酯，备用；
(2)分别称取10?20g聚乙二醇和10?20g柠檬酸酐加入到盛有200?300mL去离子水的100mL三口烧瓶中，向烧瓶中以I?2L/min的速度通入氮气，同时向烧杯中加入0.1?0.2g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制温度为55?650C，搅拌反应3?5h，得到多双键线性聚乙二醇型聚醚酯；
(3)将上述步骤(I)备用的多巯基线性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多双键线性聚乙二醇型聚醚酯中，用180?200W超声波超声20?30min，得到分散液，向分散液中加入100?200mLpH为7.2?7.4的柠檬酸盐缓冲溶液，水浴控制温度在36?38°C，搅拌4?6h，得到聚乙二醇型水凝胶乳液；
(4)将上述水凝胶乳液过滤，得凝胶，将凝胶用去离子水洗涤3?5次，然后将凝胶加入到100?200mL去离子水中，搅拌20?30min，得到聚乙二醇型水凝胶乳液；
(5)向上述水凝胶中依次加入0.2?0.3g糖苷酶、0.2?0.3g酯酶，水浴控制温度在10?15°C，搅拌2?3h，得到聚乙二醇型水凝胶，于10?15°C低温保存。
[0006]本发明的应用的方法:分别称取I?3g本发明制备得到的聚乙二醇型水凝胶与0.1?0.3g核黄素混合得到可注射型聚乙二醇型水凝胶，将聚乙二醇型水凝胶注射到皮肤的患病部位，每天注射2?3次，注射5?7天，可痊愈。
[0007]本发明的有益效果是:
(1)本发明利用糖苷酶和酯酶，并且低温保存，低温抑制酶的活性，使水凝胶进入人体后，在人体温度时酶产生高活性，使水凝胶水解，产生可以被人体吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝胶了的降解；
(2)本发明操作简单，易于实现工业化。
【具体实施方式】
[0008]首先分别称取10?20g聚乙二醇和10?20g半胱氨酸加入到盛有200?300mL去离子水的500mL三口烧瓶中，向烧杯中加入5?1mL0.1mol/LNaOH，水浴控制温度为55?65°C，搅拌反应3?5h，得到多巯基线性聚乙二醇型酯，备用；分别称取10?20g聚乙二醇和10?20g柠檬酸酐加入到盛有200?300mL去离子水的100mL三口烧瓶中，向烧瓶中以I?2L/min的速度通入氮气，同时向烧杯中加入0.1?0.2g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制温度为55?65°C，搅拌反应3?5h，得到多双键线性聚乙二醇型聚醚酯；将上述备用的多巯基线性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多双键线性聚乙二醇型聚醚酯中，用180?200W超声波超声20?30min，得到分散液，向分散液中加入100?200mLpH为7.2?7.4的柠檬酸盐缓冲溶液，水浴控制温度在36?38°C，搅拌4?6h，得到聚乙二醇型水凝胶乳液;将上述水凝胶乳液过滤，得凝胶，将凝胶用去离子水洗涤3?5次，然后将凝胶加入到100?200mL去离子水中，搅拌20?30min，得到聚乙二醇型水凝胶乳液；向上述水凝胶中依次加入0.2?0.3g糖苷酶、0.2?0.3g酯酶，水浴控制温度在10?15°C，搅拌2?3h，得到聚乙二醇型水凝胶，于10?15°C低温保存。
[0009]实例I
首先分别称取1g聚乙二醇和1g半胱氨酸加入到盛有200mL去离子水的500mL三口烧瓶中，向烧杯中加入5mL0.1mol/LNaOH，水浴控制温度为55°C，搅拌反应3h，得到多巯基线性聚乙二醇型酯，备用；分别称取1g聚乙二醇和1g柠檬酸酐加入到盛有200mL去离子水的I OOOmL三口烧瓶中，向烧瓶中以lL/min的速度通入氮气，同时向烧杯中加入0.1 g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制温度为55 °C，搅拌反应3h，得到多双键线性聚乙二醇型聚醚酯；将上述备用的多巯基线性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多双键线性聚乙二醇型聚醚酯中，用180W超声波超声20min，得到分散液，向分散液中加入10mLpH为7.2的柠檬酸盐缓冲溶液，水浴控制温度在36 V，搅拌4h，得到聚乙二醇型水凝胶乳液将上述水凝胶乳液过滤，得凝胶，将凝胶用去离子水洗涤3次，然后将凝胶加入到10mL去离子水中，搅拌20min，得到聚乙二醇型水凝胶乳液；向上述水凝胶中依次加入0.2g糖苷酶、0.2g酯酶，水浴控制温度在10°C，搅拌2h，得到聚乙二醇型水凝胶，于10°C低温保存。
[0010]分别称取Ig本发明制备得到的聚乙二醇型水凝胶与0.1g核黄素混合得到可注射型聚乙二醇型水凝胶，将聚乙二醇型水凝胶注射到皮肤的患病部位，每天注射2次，注射7天，可痊愈;本发明利用糖苷酶和酯酶，并且低温保存，低温抑制酶的活性，使水凝胶进入人体后，在人体温度时酶产生高活性，使水凝胶水解，产生可以被人体吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝胶了的降解;本发明操作简单，易于实现工业化。
[0011]实例2
首先分别称取15g聚乙二醇和15g半胱氨酸加入到盛有250mL去离子水的500mL三口烧瓶中，向烧杯中加入8mL0.1mol/LNaOH，水浴控制温度为60°C，搅拌反应4h，得到多巯基线性聚乙二醇型酯，备用；分别称取15g聚乙二醇和15g柠檬酸酐加入到盛有250mL去离子水的100mL三口烧瓶中，向烧瓶中以1.5L/min的速度通入氮气，同时向烧杯中加入0.15g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制温度为60 0C，搅拌反应4h，得到多双键线性聚乙二醇型聚醚酯；将上述备用的多巯基线性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多双键线性聚乙二醇型聚醚酯中，用180?200￥超声波超声2511^11，得到分散液，向分散液中加入1501111^!1为7.3的柠檬酸盐缓冲溶液，水浴控制温度在37 V，搅拌5h，得到聚乙二醇型水凝胶乳液;将上述水凝胶乳液过滤，得凝胶，将凝胶用去离子水洗涤4次，然后将凝胶加入到150mL去离子水中，搅拌25min，得到聚乙二醇型水凝胶乳液；向上述水凝胶中依次加入0.25g糖苷酶、0.25g酯酶，水浴控制温度在13°C，搅拌2.5h，得到聚乙二醇型水凝胶，于13°C低温保存。
[0012]分别称取2g本发明制备得到的聚乙二醇型水凝胶与0.2g核黄素混合得到可注射型聚乙二醇型水凝胶，将聚乙二醇型水凝胶注射到皮肤的患病部位，每天注射23次，注射6天，可痊愈;本发明利用糖苷酶和酯酶，并且低温保存，低温抑制酶的活性，使水凝胶进入人体后，在人体温度时酶产生高活性，使水凝胶水解，产生可以被人体吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝胶了的降解;本发明操作简单，易于实现工业化。
[0013]实例3
首先分别称取20g聚乙二醇和20g半胱氨酸加入到盛有300mL去离子水的500mL三口烧瓶中，向烧杯中加入1mL0.1mol/LNaOH，水浴控制温度为65°C，搅拌反应5h，得到多巯基线性聚乙二醇型酯，备用;分别称取20g聚乙二醇和20g柠檬酸酐加入到盛有300mL去离子水的I OOOmL三口烧瓶中，向烧瓶中以2L/min的速度通入氮气，同时向烧杯中加入0.2g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制温度为65 °C，搅拌反应5h，得到多双键线性聚乙二醇型聚醚酯；将上述备用的多巯基线性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多双键线性聚乙二醇型聚醚酯中，用200W超声波超声30min，得到分散液，向分散液中加入200mLpH为7.4的柠檬酸盐缓冲溶液，水浴控制温度在38°C，搅拌6h，得到聚乙二醇型水凝胶乳液;将上述水凝胶乳液过滤，得凝胶，将凝胶用去离子水洗涤5次，然后将凝胶加入到200mL去离子水中，搅拌30min，得到聚乙二醇型水凝胶乳液；向上述水凝胶中依次加入0.3g糖苷酶、0.3g酯酶，水浴控制温度在15°C，搅拌3h，得到聚乙二醇型水凝胶，于15 °C低温保存。
[0014]分别称取3g本发明制备得到的聚乙二醇型水凝胶与0.3g核黄素混合得到可注射型聚乙二醇型水凝胶，将聚乙二醇型水凝胶注射到皮肤的患病部位，每天注射3次，注射5天，可痊愈;本发明利用糖苷酶和酯酶，并且低温保存，低温抑制酶的活性，使水凝胶进入人体后，在人体温度时酶产生高活性，使水凝胶水解，产生可以被人体吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝胶了的降解;本发明操作简单，易于实现工业化。
【主权项】
1.一种聚乙二醇型水凝胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)分别称取10?20g聚乙二醇和10?20g半胱氨酸加入到盛有200?300mL去离子水的500mL三口烧瓶中，向烧杯中加入5?1mL0.1mol/LNaOH，水浴控制温度为55?65°C，搅拌反应3?5h，得到多巯基线性聚乙二醇型酯，备用； (2)分别称取10?20g聚乙二醇和10?20g柠檬酸酐加入到盛有200?300mL去离子水的100mL三口烧瓶中，向烧瓶中以I?2L/min的速度通入氮气，同时向烧杯中加入0.1?0.2g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制温度为55?650C，搅拌反应3?5h，得到多双键线性聚乙二醇型聚醚酯； (3)将上述步骤(I)备用的多巯基线性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多双键线性聚乙二醇型聚醚酯中，用180?200W超声波超声20?30min，得到分散液，向分散液中加入100?200mLpH为7.2?7.4的柠檬酸盐缓冲溶液，水浴控制温度在36?38°C，搅拌4?6h，得到聚乙二醇型水凝胶乳液； (4)将上述水凝胶乳液过滤，得凝胶，将凝胶用去离子水洗涤3?5次，然后将凝胶加入到100?200mL去离子水中，搅拌20?30min，得到聚乙二醇型水凝胶乳液； (5)向上述水凝胶中依次加入0.2?0.3g糖苷酶、0.2?0.3g酯酶，水浴控制温度在10?15°C，搅拌2?3h，得到聚乙二醇型水凝胶，于10?15°C低温保存。
【文档编号】C08G81/00GK105949455SQ201610306233
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】周荣, 孟浩影
【申请人】周荣