一类x射线显影的热致水凝胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属医用高分子材料技术领域，具体涉及一类X射线显影的热致水凝胶及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 生物医用高分子材料具有良好的生物相容性和可调的生物可降解性等诸多优点， 是医用植入材料的一个重要研究方向，尤其在药物缓释、软组织修复、人工器官等领域具有 重要的应用价值。特别是，基于两亲性嵌段共聚物的热致水凝胶其植入体内过程主要通过 注射方式完成，在该过程中热致水凝胶快速在植入部位原位形成凝胶，具有使用方便、微创 等特点，同时这类水凝胶还具有合成简单、包埋药物条件温和、结构和性能可调控等优点， 因此其在生物医药领域具有良好的应用前景。
[0003] 医用植入材料在药物缓释体系、人造骨修复、人造关节修复、心血管支架植入等应 用中一般需要长期植入人体内，这些材料会长时间与人体组织发生相互作用，因此检测植 入物在人体内的位置、形态以及降解等信息对临床诊断和治疗具有重要意义。特别对于注 射植入体内的热致水凝胶，判断热致水凝胶是否在原位形成凝胶并研究其在体内的形态变 化和降解情况对该材料的临床应用具有极其重要的意义。为实现原位无创地检测热致水凝 胶，非侵入性的检测手段是必需的。目前常用的检测手段有荧光、生物发光、X射线显影等 等，其中X射线显影是临床诊断的一个重要手段，它具有非侵入性、低成本、设备简单等特 点。X射线显影是根据物质吸收X射线的程度显示物体的构造情况，但是相比于金属和陶瓷 等生物医用材料，生物医用高分子材料一般只含有C、N、H、0等原子质量较低的元素，所以 一般难以用X射线显影的方法对其进行检测。为了使热致水凝胶具有X射线显影特性，一 般可通过下列两种方法对热致水凝胶进行改造或修饰： (1)通过物理混合X射线造影剂获得具有X射线显影特性的热致水凝胶。该法虽然简 单有效，但是根据已有文献的报道，物理混合的造影剂容易从水凝胶中快速扩散至周围组 织，而高浓度的造影剂还会对周围组织产生一定的不利影响；另外，造影剂的过快释放无法 在较长时间尺度内检测热致水凝胶的降解情况。
[0004] (2)通过共价键的方式在分子链中引入具有X射线显影特性的基团。根据已有文 献的报道，此方法可以得到具有稳定X射线显影性能的体系，并且体系具有较好的生物相 容性，但是截止目前还没有获得具有X射线显影特性的两亲性嵌段共聚物热致水凝胶的相 关报道。
[0005] 本发明通过分子设计，将含碘小分子与两亲性嵌段共聚物通过共价键合的方式获 得含碘的两亲性嵌段共聚物。含碘小分子修饰后的含碘嵌段共聚物仍然具备合适的两亲 性,能够溶解于水中，并可自发形成胶束；随温度升高胶束进一步聚集成网络结构,形成物 理水凝胶。该热致水凝胶体系常温下为流动性良好的溶液，可注射至体内并在体温下原位 形成凝胶，同时该体系在体外和体内均具有良好的X射线显影效果，其X射线显影性能优于 粉末氧化铝，使得其在体内与生物组织有较高的对比度，能够通过3D重构技术获得热致水 凝胶的立体形貌、体积等物理参数，为体内原位的可视化检测热致水凝胶的形态和降解情 况提供一种直观的技术手段。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提出一类具有两亲特性，且显影效果好的X射线显影的热致水 凝胶及其制备方法。
[0007] 本发明提出的X射线显影的热致水凝胶，是由含碘小分子与两亲性嵌段共聚物化 学键合得到的含碘两亲性嵌段共聚物为凝胶载体材料，与以水为主体的分散介质为溶媒， 构成的体系；该含碘的两亲性嵌段共聚物的水体系具备热致凝胶化的性质，当温度低于溶 胶-凝胶相转变温度时，体系为流动的溶液，具有良好的可注射性，当温度高于溶胶-凝胶 相转变温度时，则能够自发转变成为半固体的水凝胶。
[0008] 本发明的X射线显影的热致水凝胶的溶胶一凝胶相转变温度介于4_40°C之间。
[0009] 本发明的X射线显影的热致水凝胶中，两亲性嵌段共聚物是以聚乙二醇为亲水嵌 段、可降解的聚酯或聚氨基酸为疏水嵌段构成。
[0010] 本发明的两亲性嵌段共聚物中： (1) 亲水性的聚乙二醇的平均分子量为400至5000,含量为10-90 wt%，记为A聚合物 嵌段； (2) 疏水性的聚酯或聚氨基酸含量为90-10 wt%，记为B聚合物嵌段。
[0011] 本发明的两亲性嵌段共聚物中，聚酯嵌段选自聚DL-丙交酯、聚D-丙交酯、聚 L-丙交酯、聚乙交酯、聚原酸酯、聚ε-己内酯、聚ε-烷基取代己内酯、聚δ-戊内酯、聚 1，4,8-三氧杂螺[4. 6] - 9- 十一烷酮、聚对二氧六环酮、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸 酯、聚醚酯中的任何一种，或者上述各类聚酯的任何形式的共聚物。
[0012] 本发明的两亲性嵌段共聚物中，聚氨基酸嵌段选自聚丙氨酸、聚苯丙氨酸、聚亮氨 酸、聚赖氨酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸中的任何一种，或者上述各类聚氨基酸的任何形式的 共聚物。
[0013] 本发明的两亲性嵌段共聚物选自ABA或BAB型的三嵌段共聚物、AB型的二嵌段 共聚物、A-g-B或B-g-A型的接枝共聚物，A(BA)j B(AB) "嵌段构型的多嵌段共聚物以及 n-arm-(BA)或n-arm-(AB)构型的多臂嵌段共聚物，其中/?为2至10的整数。
[0014] 本发明的嵌段聚合物部分或全部末端可接有功能端基，端基是亲水的羟基、氨基、 羧基、咪唑基、醛基、氰基、硝基中的任何一种；或者端基是疏水的烷基、固醇、烷氧基、芳香 基、芳杂环基、酰胺酯基、卤素原子、三氯甲基、酯基、巯基中的任何一种。
[0015] 本发明的嵌段聚合物是上述任意一种嵌段共聚物，也可以是上述两种或两种以上 嵌段共聚物的混合物。
[0016] 本发明的X射线显影的热致水凝胶中，所述含碘小分子，记作I，其种类包括但不 限于下述结构式所示的化合物：
【主权项】
1. 一类X射线显影的热致水凝胶，其特征在于，是由含碘小分子与两亲性嵌段共聚物 化学键合得到的含碘两亲性嵌段共聚物为凝胶载体材料，与以水为主体的分散介质为溶 媒，两者构成的水体系；该含碘的两亲性嵌段共聚物的水体系具备热致凝胶化的性质，当温 度低于溶胶-凝胶相转变温度时，体系为流动的溶液，具有良好的可注射性，当温度高于溶 胶-凝胶相转变温度时，则能够自发转变成为半固体的水凝胶。
2. 根据权利要求1所述的X射线显影的热致水凝胶，其特征在于，所述热致水凝胶的溶 胶一凝胶相转变温度介于4-40°C之间。
3. 根据权利要求1所述的X射线显影的热致水凝胶，其特征在于，所述的两亲性嵌段共 聚物是以聚乙二醇为亲水嵌段、可降解的聚酯或聚氨基酸为疏水嵌段构成。
4. 根据权利要求3所述的两亲性嵌段共聚物，其特征在于， (1) 亲水性的聚乙二醇的平均分子量为400至5000,含量为10-90 wt%，记为A聚合物 嵌段； (2) 疏水性的聚酯或聚氨基酸含量为90-10 wt%，记为B聚合物嵌段