专利名称：一种可注射聚膦腈/明胶复合水凝胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种可注射水凝胶，特别是一种聚膦腈交联明胶复合水凝胶及其制备方法。
背景技术：
可注射水凝胶是一类独特的组织工程材料，是指由水溶液中的聚合物原位交联形成的三维网络结构。与预成型支架相比，可注射水凝胶具有特定的优势，它不需要采用侵入性的埋植手术，通过注射即能填充任意形状和大小的缺损，且易于与细胞和各种生物活性成分混合，很大程度上降低了植入体对机体组织的侵入性伤害。可注射水凝胶材料，除了为数不多的几种聚醚和聚醚_聚酯嵌段共聚物外，主要是各种天然或半天然的高分子材料，如明胶、壳聚糖、纤维素及它们的衍生物等。它们原位形成水凝胶主要是通过在高分子链之间形成物理交联或共价化学交联而实现。采用化学交联剂交联得到的水凝胶，虽然稳定性高，但往往由于小分子化学试剂的毒性会对细胞和生物活性物质造成不利影响。温敏性的物理交联水凝胶具有在体温环境下能自发形成三维凝胶的特性，是目前临床上应用得最多的一类凝胶支架材料，但其凝胶过程和凝胶稳定性易受环境因素影响。由于天然高分子和合成高分子在性能上的互补性，将它们进行复合成为目前开发新型组织工程支架材料的主流趋势。但传统的脂肪族聚酯等生物可降解合成高分子，由于一般情况下缺乏可反应性侧基，与天然高分子的相容性差，很难获得均相的复合物以及均质的降解行为。而聚膦腈是一类具有特殊结构的高分子，其主链由磷氮原子以交替的单、双键连接而成，磷上可带两个有机官能团，改变有机侧基的种类和比例，即可获得具有广泛物理、 化学和生物学性能的大量膦腈聚合物。相对于聚酯而言，聚膦腈更容易侧基功能化，赋予聚膦腈可反应性，不仅有利于增强其与其他材料的相互作用，也可明显改善材料的细胞亲和性。因此，设计和制备具有某种功能化侧基的水溶性聚膦腈，将其作为天然大分子的大分子交联剂，无疑是发展一类生物相容性好、综合性能提高的可注射复合水凝胶材料的可行途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的可注射水凝胶及其制备方法，其特点在于应用侧基功能化的聚膦腈来交联明胶，克服现有可注射水凝胶材料制备方法的缺点和不足，获得一种可用于组织修复的可原位成型的聚膦腈/明胶复合水凝胶材料。本发明一种可注射聚膦腈/明胶复合水凝胶，由水溶性聚膦腈交联明胶水溶液而得到，其中与明胶交联的聚膦腈的化学结构式如下式所示
权利要求
1. 一种可注射聚膦腈/明胶复合水凝胶，由水溶性聚膦腈交联明胶水溶液而得到，其特征在于，其中与明胶交联的聚膦腈的化学结构式如下式所示
2.权利要求1的一种可注射聚膦腈/明胶复合水凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)通过六氯环三磷腈单体在无水无氧条件下，220-280°C开环聚合10-96小时，制备平均分子量为103_105、聚合度为10 5000的线性聚二氯磷腈，将线性聚二氯磷腈溶于干燥有机溶剂中得溶液A，其中-PNCl2-单元的浓度为0. 1 1摩尔/升；(2)将RH物质溶于干燥有机溶剂中，溶液浓度为0.01-1摩尔/升，向其中加入氢化钠， RH物质与氢化钠的摩尔比为1 1，于室温下反应12-24小时，制备RH物质的醇钠盐有机溶液B ；(3)当R’为-OR”或-(OCH2CH2)m-OCH3中的一种时，将R’H物质溶于干燥有机溶剂中， 溶液浓度为1-3摩尔/升，向其中加入氢化钠，R’ H物质与氢化钠的摩尔比为.1 1，于室温_50°C下反应24-48小时，制备R’ H物质的醇钠盐有机溶液C ；(4)当R’H物质为甲胺或咪唑中的一种时，将R’ H物质的盐酸盐直接溶于干燥有机溶剂中，溶液浓度为1-3毫摩尔/毫升，向其中加入三乙胺，R’ H物质与三乙胺的摩尔比为 .1 2，制备溶液D ；(5)将步骤(2)中制得的溶液B滴加入步骤(1)中制得的溶液A，R物质与-PNCl2-单元的摩尔比为0.2 1 2 1，机械搅拌下，在50-70°C反应12-48小时，得反应混合物溶液E ；(6)将步骤(3)中制得的溶液C或步骤(4)中制得的溶液D，滴加入步骤(5)中得到的溶液E，(R+R’ )物质与-PNCl2-单元的摩尔比为4 48-72hr，得反应混合物溶液F ；.1，机械搅拌下，在50-7(TC继续反应(7)反应结束后，将溶液F旋转蒸发去除一部分溶剂得到粘稠状液体，将此粘稠液体置于透析袋中，用去离子水透析纯化3天，每6-12小时更换一次去离子水，透析结束后，将透析袋内的溶液冷冻干燥即得R和R’共取代的聚膦腈；(8)将明胶和步骤(7)制备的聚膦腈分别溶于水或磷酸盐缓冲溶液，溶液浓度 0. 05-0. 3克/毫升，将两者于37°C混合均勻，静置一段时间后获得聚膦腈/明胶复合水凝胶。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于，有机溶剂为四氢呋喃、二氧六环、苯、甲苯中的一种或者其混合溶剂。
全文摘要
本发明公开了一种可注射聚膦腈/明胶复合水凝胶及其制备方法，属于水凝胶技术领域，聚膦腈的化学结构式如下x+y＝2，x不为0，n＝10-5000的整数；R为比例为侧基总数的10～60％；R’为-NHCH3、-OR”、-(OCH2CH2)m-OCH3，比例为侧基总数的40～90％，R”为甲基或乙基，m为1-50的整数。制备方法首先按以下线路制备聚膦腈然后将明胶和聚膦腈分别溶于水或磷酸盐缓冲溶液，溶液浓度0.05-0.3克/毫升，将两者于37℃混合均匀，静置获得聚膦腈/明胶复合水凝胶。本发明解决了物理交联明胶水凝胶稳定性差和小分子化学试剂交联明胶水凝胶生物相容性差的不足。
文档编号C08J3/075GK102219911SQ20111010927
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者曹晓艳, 杨小平, 毛吉富, 蔡晴, 蔡绒 申请人:北京化工大学