专利名称:一种可降解的温敏性化学交联水凝胶及其制备方法
技术领域：
本发明属高分子材料技术领域：
，具体涉及一种可降解的温敏性化学交联水凝胶及其制备方法。
背景技术：
近二十年来，基因工程技术以及相关技术的进步，促进了多肽和蛋白质药物的发展。然而，多肽和蛋白质药物在肠胃环境中容易被降解，并且其半衰期很短。同时，多肽和蛋白质药物在水中的溶解性及其稳定性也是多肽和蛋白质药物面临的困难。这些都限制了多肽和蛋白质药物的应用，而常用的给药方式大部分不适合于多肽和蛋白质药物。
药用高分子载体和制剂已经发展多年，此类材料的一大特点是可以降解，即伴随药物的释放而降解，或在药物释放完毕后降解。近来，以聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)以及它们的共聚物(PLGA)为代表的固态聚酯被用作可降解的可注射或可移植的缓释载体。Rajeev A.J.等(Eur.J.Pharm.Biopharm.2000，50，257-262)研究了牛心脏细胞色素C以及骨骼肌红蛋白模型药物从可注射的PLGA微粒中的释放行为。Jiang G.等(J.Control.Release，2002，79，137-145)用PLGA微粒用作载体包埋溶菌霉素，并且研究了其释放动力学及其体内外控释行为。Wu L.B.等(Biomaterials，2004，25，5821-5830)用PLGA构建了多孔支架，并且研究了其体外降解行为。为了改善聚酯的疏水性，许多研究者用聚酯和聚乙二醇或聚氧化乙烯-聚氧化丙烯的缩合物的嵌段共聚物作为缓释载体。Li Y. P.等(J.Control.Release，2001，71，203-211)运用复乳法制备了PEG-PLGA的共聚物微粒，并且包埋了牛血清白蛋白(BSA)等模型蛋白。不过由于材料本身的疏水性，使得载药过程和载体构建中不可避免地用到例如氯仿、二甲基甲酰胺等有毒的有机溶剂，同时这些聚合物固体装置需手术移植，这必然会带来创伤。
由于水凝胶聚合物网络中充斥有大量水分，整个材料具有流体的性质，这与充盈有大量水溶液的机体组织及其相似，柔软、润湿的表面以及与组织的亲和性大大减少了材料对周围组织的刺激，使得水凝胶具有良好的生物相容性，广泛应用于生物医疗和生物技术等领域。聚氧化乙烯-聚氧化丙烯的缩合物(也称为波洛沙姆，Poloxamer)已经商业化，并且在临床上被用作增溶剂。由于其水溶液具有可逆的溶胶-凝胶相转变行为，有作为可注射性药物控释载体的可能性。Katakam M.等(J.Control.Release，1997，49，21-26)研究了载有重组人生长因子rhGH的波洛沙姆溶液注射到小鼠体内的控释行为。虽然波洛沙姆可以通过注射给药，但是其生物不可降解并且在体内只能存在数天即被体液稀释，无法达到长期给药的效果。Sawhney等(Macromolecules，1993，26，581，[美])制备了聚乙二醇(PEG)的大单体，通过紫外或可见光引发聚合，形成化学交联的水凝胶，并进一步讨论了作为可注射性药物控释载体的可能性。但是对于较大的凝胶，光照穿透能力的局限性，无法使其交联做到均匀，并且此方法对于紫外光敏感的蛋白质药物并不适用。Jeong B.等(Nature，1997，388，860-862)合成了新型的温敏性的可注射水凝胶材料，其给药方式虽然不涉及有毒的有机溶剂，但是其包药过程中温度必须高于人体温度。
ReGel是由PLGA-PEG-PLGA两亲性三嵌段共聚物构成的温敏性可降解水凝胶(Zentneret al，J.Control.Release，2001，72，203-215)，它在室温或低于室温时以溶液状态存在，温度升高到人体温度时成为凝胶状态，并且其溶胶-凝胶相转变行为是可逆的；其水凝胶特点不但可以使包裹的蛋白质药物避免失活，也可以改善疏水的小分子药物的溶解性能；其给药方式不涉及任何有毒的有机溶剂，给药途径只须通过简单注射即可以完成，外部创伤小；其水凝胶可以在体内存在长达数周，可以作为长效的缓释载体；其水凝胶降解产物是人体可吸收的乳酸，羟基乙酸和低分子量的聚乙二醇，具有良好的生物相容性。因此ReGel是一种具有广泛应用前景的可注射水凝胶载体材料。不过ReGel本身的嵌段共聚物是一种粘性固体，给转移、运输和制剂的制备带来极大的不便；同时ReGel是物理凝胶，不是化学凝胶；其给药方式也仅限于大块凝胶。
水凝胶除可以用于药物的控释外，它也是构建组织工程细胞支架的一类独特的材料。同预塑型多孔支架材料相比，可注射性水凝胶具有明显的优越性——通过注射方法植入体内，流动性生物材料很容易充满整个具有不规则形状的缺损部位，手术创伤性小且操作简易。Jeong B.等(Biomacromolecules，2002，3，865-868)用可注射的PLGA-g-PEG水凝胶成功修复新西兰白兔受损的软骨组织。但是由于此类凝胶的强度比较低，仅仅只能用作软组织、伤口愈合的修复。美国发明专利6,129,761报道了在改良的多糖类化合物如透明质酸、海藻酸盐水溶液中加入二价阳离子如钙离子形成水凝胶，在组织工程中充当细胞培养支架作用。但是此类水凝胶中的钙离子容易与周围介质中的离子进行离子交换，且这一过程很难控制也无法避免，因而在离子介质中容易溶解而失去凝胶特性。琼脂糖凝胶是一种从海藻中提取的一种天然多糖，具有热可逆性，在加热条件下凝胶溶解，但是此类凝胶缺乏足够强度，而且，与细胞和周围组织的黏附性稍差。
发明内容本发明的目的在于提出一种具有良好生物相容性的、可降解的温敏性化学交联水凝胶及其制备方法。该水凝胶不能溶解于水，但是具有温敏性且可控降解，可广泛作为药物缓释载体或组织工程细胞培养支架等生物医用材料。
本发明的提出的可降解的温敏性化学交联水凝胶，是由聚乙二醇(PEG)为亲水嵌段、可降解的聚酯为疏水嵌段所组成的温敏性的两亲性嵌段共聚物为主体，接上可交联基团而形成的聚合物化学交联网络。化学交联水凝胶的水相为纯水或缓冲溶液或体液或组织培养液或其它不以有机溶剂为主体的溶剂介质。
本发明中，温敏性的两亲性嵌段共聚物主体中亲水嵌段聚乙二醇的平均分子量为300～15000，重量含量为20～75％，疏水嵌段聚酯的重量含量为25～80％本发明中，疏水嵌段聚酯的平均分子量为200～30000。
本发明中，聚酯选自聚DL-乳酸、聚L-乳酸、聚羟基乙酸、聚原酸酯、聚ε-己内酯、聚ε-烷基取代己内酯、聚δ-戊内酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酯中的任何一种或其任何形式的共聚物。
本发明中，嵌段共聚物为BAB或ABA嵌段构型的三嵌段共聚物，其中A为亲水嵌段，B为疏水嵌段。。
本发明中，凝胶网络可以为满足上述条件的不同种类嵌段共聚物链段混合交联而成。
本发明中，凝胶网络中可以包含悬链，其中所含悬链的末端可以包含功能基团。该功能可以是疏水基团或亲水基团。
本发明中，凝胶形态可以为微凝胶，其中微凝胶粒径为5nm～5mm。
本发明中，亲水性的A嵌段和可降解的疏水性B嵌段本身单独不具有形成水凝胶的能力，而嵌段共聚物则具有温度敏感的自发形成物理水凝胶的特征。所谓物理凝胶，指不通过化学交联、只通过温度等物理参数的变化而自发组装形成的水凝胶，如ReGel等；所谓化学凝胶，指通过化学交联网络所形成的凝胶。本发明中的两亲性嵌段共聚物主体具有可逆的温度敏感物理水凝胶特性，即，其水溶液在温度变化时可以发生可逆的溶胶一凝胶相转变。这样，主体共聚物进一步连接可聚合基团变成大单体之后，通过聚合反应所得到的水凝胶既是化学交联的水凝胶，又具有温度敏感性；原来物理凝胶体系所具有的溶胶-凝胶相转变在相应的化学凝胶中成为膨胀-收缩的体积相变。此外，这里的疏水性嵌段既贡献了最终材料的可降解性，又对导致材料的温度敏感性是不可缺少的。
本发明还提出上述可降解的温敏性化学交联水凝胶的制备方法，其步骤为(1)首先通过热缩合或开环聚合制备由聚乙二醇(PEG)为亲水嵌段、可降解的聚酯为疏水嵌段所组成的温敏性的两亲性嵌段共聚物。其中开环聚合反应采用的催化剂为异辛酸亚锡、氢化钙或锌粉等。该亲水性的A嵌段和可降解的疏水性B嵌段本身单独不具有形成水凝胶的能力，而嵌段共聚物则具有温度敏感的自发形成水凝胶的特征；(2)具有可聚合基团、可以通过聚合反应变为高分子的单元称为单体，大部分聚合物单体本身为小分子；所谓大分子单体，指本身分子量较高、且具有可聚合基团的大分子单体。在上述共聚物分子主链末端接上可聚合基团，得到大分子单体；(3)配制大分子单体溶液，通过聚合反应制备得到可降解的温敏性化学交联水凝胶，其中，大分子单体溶液重量浓度为2～50％，溶液的溶剂为纯水、缓冲溶液、人体或动植体液、组织培养液、其它不以有机溶剂为主体的溶剂介质。
上述方法中，所述的温敏性的两亲性嵌段共聚物主体中亲水嵌段聚乙二醇的平均分子量为300～15000，重量含量为20～75％，疏水嵌段聚酯的重量含量为25～80％上述方法中，所述疏水嵌段聚酯的平均分子量为200～30000。
上述方法中，所述的聚酯选自聚DL-乳酸、聚L-乳酸、聚羟基乙酸、聚原酸酯、聚ε-己内酯、聚ε-烷基取代己内酯、聚δ-戊内酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酯中的任何一种或其任何形式的共聚物。
上述方法中，所述的大分子单体为两端接上可聚合基团(一般为双键反应基团)的可交联的反应型大单体，或混有部分只有单个端基接上可聚合基团的大单体，其所占百分比一般为70％以下。
上述方法中，所述的构成大分子单体成分之一的可化学交联部分为丙烯酸酯、甲基等烷基取代的丙烯酸酯以及其它丙烯酸酯类的衍生物。
上述方法中，所采用的大分子单体为符合上述条件的不同大单体的混合物。
上述方法中，所述的大分子单体溶液中还可加入水溶性的氧化还原引发剂，该引发剂为过硫酸盐、过氧化氢和亚铁盐、过硫酸盐和亚铁盐、过硫酸盐和硫代硫酸盐，其用量为大分子单体溶液重量的0.01～8％，聚合反应温度为1～80℃。
上述方法中，所述聚合反应可采用悬浮或反相悬浮聚合技术，得到大分子单体溶液液滴，液滴聚合可以得到凝胶微粒。悬浮与反相悬浮的区别是属于水包油的方式还是油包水的方式。
上述方法中，所述的悬浮和反相悬浮聚合中的大分子单体溶液重量用量为5～49％。
上述方法中，所述的悬浮和反相悬浮聚合中除了采用上述水溶性的引发剂以外，也可以采用油溶性的引发剂，包括过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈。引发剂用量为大分子单体溶液重量的0.1～8％。
上述方法中，所述的悬浮和反相悬浮聚合中的乳化剂为脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯、聚乙烯醇、烷基酚基聚醚醇、聚氧乙烯脂肪酸和聚氧乙烯脂肪酸醚，其重量用量为5％～45％。
上述方法中，所述的悬浮和反相悬浮聚合的反应温度为35～95℃，搅拌速率为100～2000转/分钟，反应时间为0.5～6小时。
上述方法所制备的大单体主要为两端含可聚合基团的大单体，但也可以部分包括一端含可聚合基团的大单体。由于可以部分包含一端含可聚合基团的大单体，或者由于两端含可聚合基团的大单体在聚合过程中转化率未达到100％或者凝胶含量未达到100％，均可能在最终得到的凝胶网络中包含部分悬链，即，原来的大分子单体只有一端直接连在凝胶网络上面。
单端含可聚合基团的大单体的另外一端可以包含功能基团。所得到的凝胶网络中悬链的末端因而也可以包含功能基团。其中功能基团为亲水或疏水的基团。
本发明具有如下特点本发明所述亲水性的A嵌段和可降解的疏水性B嵌段本身单独不具有形成水凝胶的能力，而嵌段共聚物则具有温度敏感的自发形成水凝胶的特征。进一步变为化学交联的水凝胶以后，在不同温度下的凝胶形态得以保持，且可以制成凝胶微粒等形式。
本发明提出的水凝胶不能溶解于水(化学交联)，但是具有温敏性和可降解性。
本发明提出的水凝胶完全由合成高分子材料构成，采用生物相容性良好的嵌段共聚物为主体。
本发明提出的水凝胶在体内的降解速度可以通过控制共聚聚酯种类和化学组成不同及其聚酯链段的长短等因素来调节。
本发明提出的可降解的温敏性的化学交联水凝胶是在常压、常温(室温)、水溶液中实现的，可作为可注射的水凝胶；而其微凝胶，不但可以利用其温敏性，先制备微粒，后包裹药物，从而使蛋白质药物避免有机溶剂和高温，而且使剂型多样化，可以实现多种途径给药。
凝胶不带电荷，凝胶的降解主要为水解。
本发明提出的水凝胶中，其聚合物组合物反应技术成熟，后处理简单，有利于规模化工业生产。
本发明提出的水凝胶具有良好的吸水性、通透性、生物相容性、可降解性和温敏性，还可以引入末端功能基团，是一类新型的人工合成的高分子水凝胶材料，在生物医学和其它方面具有广泛的用途。例如，可作为药物缓释载体或组织工程细胞培养支架等生物医用材料。
具体实施方式下面通过实例进一步描述本发明，但不限于这些实施例。
实施例1在250ml三口烧瓶中加入20g聚乙二醇(1500)，然后加入DL-丙交酯34.2g和乙交酯6.45g，真空下加热使其完全熔融之后，加入50mg异辛酸亚锡，油浴升温到150℃反应24小时。反应完毕，把初产物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到BAB型嵌段共聚物(A与B分别表示亲水嵌段和可降解的疏水嵌段)，产率约为85％。然后在氩气气氛下，在250ml三口瓶中加入10g的嵌段共聚物，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入与丙烯酰氯等摩尔的无水三乙胺，搅拌均匀；然后冰水浴中由恒压漏斗滴加丙烯酰氯(同嵌段共聚物摩尔比为4/1)与二氯甲烷混合溶液30ml，几小时内滴加完毕；撤去冰水浴在室温下继续反应8小时。最后过滤，用大量无水乙醚沉淀，得到大分子单体A’，产率75％左右。在重量浓度为20％的大单体A’水溶液中，加入重量浓度为1％的氧化还原引发剂过硫酸铵，在37℃下化学交联，得到水凝胶。该水凝胶在37℃去离子水中达到溶涨平衡后，其重量溶涨比为1.7；温度降低到4℃之后，再等其溶涨平衡后，其重量溶涨比为8.4。
实施例2在氩气气氛下，在250ml三口瓶中加入一端为羟基另一端为甲基丙烯酸酯的功能化的聚乙二醇(500)20g、DL-丙交酯13.1g、乙交酯5.02g及异辛酸亚锡50mg，150ml无水甲苯溶液溶解，搅拌下于120℃反应24小时，然后降低温度到60℃，加入偶联剂己二异氰酸酯，继续反应7小时。反应完毕，减压除去甲苯，初产物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到ABA型的大分子单体B’，产率约为80％。在重量浓度为20％的大单体B’水溶液中，加入重量浓度为1％的氧化还原引发剂过硫酸钾，在37℃下化学交联，得到水凝胶。该水凝胶在37℃去离子水中达到溶涨平衡后，其重量溶涨比为1.4；温度降低到4℃之后，再等其溶涨平衡后，其重量溶涨比为6.5。
实施例3在含有大单体A’和大单体B’的水溶液中，其中重量百分比浓度分别为10％和15％，加入过硫酸钾作为引发剂，四甲基乙二胺作为加速剂，在25℃下化学交联，得到水凝胶。该水凝胶在37℃去离子水中达到溶涨平衡后，其重量溶涨比为2.0；温度降低到4℃之后，再等其溶涨平衡后，其重量溶涨比为7.1。
实施例4将实施例3形成的水凝胶真空干燥至恒重，称重为W1，将干燥试样用二氯甲烷抽提72小时后，再真空干燥至恒重，称重为W2，其中凝胶含量定义为W2/W1×100％，则实施例3形成的水凝胶的凝胶含量约为80％。
实施例5
在氩气气氛下，在250ml三口瓶中加入聚乙二醇(1000)20g、L-丙交酯60.5g、1，4-二氧六环-2-酮(PDO)18.8g及异辛酸亚锡200mg，150ml无水甲苯溶液溶解，搅拌下于120℃反应36小时。反应完毕，减压除去甲苯，初产物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到BAB型嵌段共聚物，产率约为85％。然后在氩气气氛下，在250ml三口瓶中加入10g的嵌段共聚物，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入与丙烯酰氯等摩尔的无水三乙胺，搅拌均匀；然后冰水浴中由恒压漏斗滴加丙烯酰氯(同嵌段共聚物摩尔比为4/1)与二氯甲烷混合溶液30ml，几小时内滴加完毕；撤去冰水浴在室温下继续反应8小时。最后过滤，用大量无水乙醚沉淀，得到大分子单体C，产率75％左右。以正庚烷为溶剂，加入Span-60(占正庚烷重量的5％)，升温到40℃，然后滴加入上述重量百分比浓度为20％的大分子单体C溶液，过硫酸钾为引发剂，每秒1～2滴，最后使得该大单体溶液在正庚烷中重量浓度为20％，搅拌速度为360转/分钟，1.5小时后停止搅拌；用筛网过滤，丙酮、去离子水冲洗后，冷冻干燥，得到粒径为50μm～150μm的凝胶微粒。
实施例6在250ml三口烧瓶中加入20g聚乙二醇(10000)，然后加入ε-己内酯4.2g和L-丙交酯2.9g，真空下加热使其完全熔融之后，加入0.5g氢化钙，油浴升温到150℃反应48小时。反应完毕，把初产物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到BAB型嵌段共聚物，产率约为80％。然后在氩气气氛下，在250ml三口瓶中加入10g的嵌段共聚物，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入与甲基丙烯酰氯等摩尔的无水三乙胺，搅拌均匀；然后冰水浴中由恒压漏斗滴加甲基丙烯酰氯(同嵌段共聚物摩尔比为4/1)与二氯甲烷混合溶液30ml，几小时内滴加完毕；撤去冰水浴在室温下继续反应8小时。最后过滤，用大量无水乙醚沉淀，得到大分子单体D，产率75％左右。以二甲苯为溶剂，加入Span-60与Tween-80(两者的重量比为60∶40)的混合表面活性剂(占二甲苯重量的8％)，升温到70℃，然后滴加入上述重量百分比浓度为20％的大分子单体D溶液，过硫酸铵和氯化亚铁为引发剂，每秒1～2滴，最后使得该大单体溶液在二甲苯中重量浓度为20％，搅拌速度为500转/分钟，1.5小时后停止搅拌；用筛网过滤，丙酮、去离子水冲洗后，冷冻干燥，得到粒径为20μm～130μm的凝胶微粒。
实施例7在250ml三口烧瓶中加入20g聚乙二醇(2000)和48g聚L-乳酸(Mn4580，Mw5970)的混合物，真空下加热使其完全熔融之后，油浴升温到150℃缩合反应24小时。反应完毕，把初产物溶于二氯甲烷溶液中，用大量乙醚沉淀，得到BAB型嵌段共聚物，产率约为85％。然后在氩气气氛下，在250ml三口瓶中加入10g的嵌段共聚物，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入等摩尔的甲基丙烯酸，N，N`-二环己基碳化二亚胺(DCC)和二乙基氨基吡啶(DMAP)(均同嵌段共聚物摩尔比为4/1)搅拌均匀；然后冰水浴中反应2小时，撤去冰水浴在室温下继续反应8小时。过滤，用大量无水乙醚沉淀，得到得到大分子单体E，产率75％左右。以环己烷为溶剂，加入Span-60(占环己烷重量的10％)，升温到60℃，然后滴加入上述重量百分比浓度为20％的大分子单体E溶液，过硫酸钾和硫代硫酸钠为引发剂，每秒1～2滴，最后使得该大单体溶液在正庚烷中重量浓度为20％，搅拌速度为200转/分钟，1.5小时后停止搅拌；用筛网过滤，丙酮、去离子水冲洗后，冷冻干燥，得到粒径为0.2～2.5mm的凝胶微粒。
实施例8在氩气气氛下，在250ml三口瓶中加入一端为羟基另一端为甲基丙烯酸酯的功能化的聚乙二醇(750)20g、ε-己内酯15g及异辛酸亚锡50mg，150ml无水甲苯溶液溶解，搅拌下于120℃反应24小时，然后降低温度到60℃，加入偶联剂己二异氰酸酯，继续反应7小时。反应完毕，减压除去甲苯，初产物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到ABA型的大分子单体F，产率约为80％。以正庚烷为溶剂，加入Span-60(占正庚烷重量的5％)，升温到40℃，然后滴加入上述重量百分比浓度为20％的大分子单体F溶液，过硫酸铵为引发剂，每秒1～2滴，最后使得该大单体溶液在正庚烷中重量浓度为20％，搅拌速度为300转/分钟，1.5小时后停止搅拌；用筛网过滤，丙酮、去离子水冲洗后，冷冻干燥，得到粒径为50μm～180μm的凝胶微粒。
实施例9以正庚烷为溶剂，加入Span-60(占正庚烷重量的5％)，升温到40℃，然后滴加入含有大单体E和大单体F的水溶液，其重量百分比浓度均为10％，过硫酸钾为引发剂，四甲基乙二胺为加速剂，每秒1～2滴，最后使得该大单体溶液在正庚烷中重量浓度为25％，搅拌速度为400转/分钟，1.5小时后停止搅拌；用筛网过滤，丙酮、去离子水冲洗后，冷冻干燥，得到粒径为30μm～150μm的凝胶微粒。
实施例10在250ml三口烧瓶中加入20g聚乙二醇(15000)，然后加入DL-丙交酯5g，真空下加热使其完全熔融之后，加入0.2g锌粉，油浴升温到150℃反应48小时。反应完毕，把初产物溶于二氯甲烷溶液中，乙醚沉淀，得到BAB型嵌段共聚物，产率约为80％。然后在氩气气氛下，在250ml三口瓶中加入10g的嵌段共聚物，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入与丙烯酰氯等摩尔的无水三乙胺，搅拌均匀；然后冰水浴中由恒压漏斗滴加丙烯酰氯(同嵌段共聚物摩尔比为4/1)与二氯甲烷混合溶液30ml，几小时内滴加完毕；撤去冰水浴在室温下继续反应8小时。最后过滤，用大量无水乙醚沉淀，得到大分子单体G，产率75％左右。以水为溶剂，加入Span-60(占水重量的8％)，升温到50℃，然后滴加入上述重量百分比浓度为20％的大分子单体G的甲苯溶液，过氧化苯甲酰为引发剂，每秒1～2滴，最后使得该大单体溶液在水中重量浓度为15％，搅拌速度为300转/分钟，1.5小时后停止搅拌；用筛网过滤，丙酮、去离子水冲洗后，冷冻干燥，得到粒径为50μm～180μm的凝胶微粒。
实施例11在氩气气氛下，在250ml三口瓶中加入10g的单端甲氧基聚乙二醇(5000)，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入与丙烯酰氯等摩尔的无水三乙胺，搅拌均匀；然后冰水浴中由恒压漏斗滴加丙烯酰氯(同嵌段共聚物摩尔比为4/1)与二氯甲烷混合溶液30ml，几小时内滴加完毕；撤去冰水浴在室温下继续反应8小时。最后过滤，用大量无水乙醚沉淀，得到单端基大分子单体H，产率约为80％。以正庚烷为溶剂，加入Span-60(占正庚烷重量的5％)，升温到40℃，然后滴加入含有大单体E和单端基大单体H的水溶液，其重量百分比浓度分别为18和2％，过硫酸钾为引发剂，四甲基乙二胺为加速剂，每秒1～2滴，最后使得该大单体溶液在正庚烷中重量浓度为20％，搅拌速度为350转/分钟，1.5小时后停止搅拌；用筛网过滤，丙酮、去离子水冲洗后，冷冻干燥，得到粒径为50μm～160μm的凝胶微粒。
实施例12在氩气气氛下，在250ml三口瓶中加入10g一端为羟基另一端为甲基丙烯酸酯的功能化的聚乙二醇(750)，100ml二氯甲烷溶液溶解后，加入等摩尔的丁二酸酐和无水吡啶(同嵌段共聚物摩尔比为4/1)，回流12h；反应完毕，过滤，加大量无水乙醚沉淀，得到一端为双键另一端为羧基的单端基大分子单体I，产率约为85％。以正庚烷为溶剂，加入Span-60(占正庚烷重量的5％)，升温到40℃，然后滴加入含有大单体F和一端为双键另一端为羧基的单端基大分子单体I的水溶液，其重量百分比浓度分别为17和3％，过硫酸钾为引发剂，四甲基乙二胺为加速剂，每秒1～2滴，最后使得该大单体溶液在正庚烷中重量浓度为20％，搅拌速度为500转/分钟，1.5小时后停止搅拌；用筛网过滤，丙酮、去离子水冲洗后，冷冻干燥，得到粒径为40μm～130μm的凝胶微粒。
实施例13在4℃条件下，将浓度为20mg/ml的胰岛素蒸馏水溶液缓慢滴加在250mg由大分子单体G制备的微凝胶中，直至凝胶微粒达到溶涨平衡，需要上述胰岛素溶液3.4ml。然后将包裹胰岛素的微凝胶加入到25ml的PBS溶液中，放置在37℃恒温水浴中，每隔一定时间去处5ml溶液，加入5ml新的PBS溶液，以保持总的PBS溶液体积不变。测定取出溶液中的胰岛素浓度，胰岛素累积释放浓度逐步增加，10天后释放浓度趋于稳定，累积释放量为98.4％。
权利要求
1.一种可降解的温敏性的化学交联水凝胶，其特征在于由聚乙二醇为亲水嵌段、可降解的聚酯为疏水嵌段所组成的温敏性的两亲性嵌段共聚物为主体，接上可交联基团而形成的聚合物化学交联网络。
2.根据权利要求
1所述的化学交联水凝胶，其特征在于所述的温敏性的两亲性嵌段共聚物主体中亲水嵌段聚乙二醇的平均分子量为300～15000，重量含量为20～75％，疏水嵌段聚酯的重量含量为25～80％，并且上述亲水性嵌段和疏水性嵌段本身单独不具有形成水凝胶的能力，而嵌段共聚物则具有温度敏感的自发形成水凝胶的特征。
3.根据权利要求
2所述的化学交联水凝胶，其特征在于所述的疏水嵌段聚酯的平均分子量为200～30000。
4.根据权利要求
3所述的化学交联水凝胶，其特征在于所述的聚酯选自聚DL-乳酸、聚L-乳酸、聚羟基乙酸、聚原酸酯、聚ε-己内酯、聚ε-烷基取代己内酯、聚6-戊内酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酯中的任何一种或其任何形式的共聚物。
5.根据权利要求
1或2所述的化学交联水凝胶，其特征在于所述的嵌段共聚物为BAB或ABA嵌段构型的三嵌段共聚物，其中A为亲水嵌段，B为疏水嵌段。
6.根据权利要求
1所述的化学交联水凝胶，其特征在于化学交联网络中包含悬链，该悬链的末端包含功能基团，该功能基团为亲水或疏水的基团。
7.根据权利要求
1所述的化学交联水凝胶，其形态为微凝胶，粒径为5nm～5mm。
8.根据权利要求
1所述的化学交联水凝胶，其特征在于其中的水相为纯水；或缓冲溶液；或体液；或组织培养液；或其它不以有机溶剂为主体的溶剂介质。
9.一种如权利要求
1所述的化学交联水凝胶的制备方法，其特征在于具体步骤如下(1)首先采用热缩合或开环聚合制备由聚乙二醇为亲水嵌段、可降解的聚酯为疏水嵌段所组成的温敏性的两亲性嵌段共聚物，开环聚合反应所采用的催化剂为异辛酸亚锡、氢化钙或锌粉；(2)在该共聚物分子主链末端接上可聚合基团，得到大分子单体；(3)配制大分子单体溶液，通过聚合反应制备得到可降解的温敏性的化学交联水凝胶；其中，大分子单体溶液重量浓度为2～50％，其溶剂为纯水、缓冲溶液、人体或动植体液、组织培养液、其它不以有机溶剂为主体的溶剂介质；上述温敏性的两亲性嵌段共聚物主体中亲水嵌段聚乙二醇的平均分子量为300～15000，重量含量为20～75％，疏水嵌段聚酯的平均分子量为200～30000，重量含量为25～80％。
10.根据权利要求
9所述的制备方法，其特征在于所述聚酯选自聚DL-乳酸、聚L-乳酸、聚羟基乙酸、聚原酸酯、聚ε-己内酯、聚ε-烷基取代己内酯、聚6-戊内酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酯中的任何一种或其任何形式的共聚物。
11.根据权利要求
9所述的制备方法，其特征在于所采用的大分子单体为两端接上可聚合基团的反应型大单体。
12.根据权利要求
9所述的制备方法，其特征在于所采用的大分子单体除了两端接上可聚合基团的大单体以外，混有部分只有单个端基接上可聚合基团的大单体；并且单端含可聚合基团的大单体，另外一端包含功能基团，该功能基团为亲水或疏水的基团。
13.根据权利要求
9所述的制备方法，其特征在于构成大分子单体成分之一的可化学交联部分为丙烯酸酯、甲基等烷基取代的丙烯酸酯以及其它丙烯酸酯类的衍生物。
14.根据权利要求
9所述的制备方法，其特征在于大分子单体溶液中加入有水溶性的氧化还原引发剂过硫酸盐、过氧化氢和亚铁盐、过硫酸盐和亚铁盐、过硫酸盐或硫代硫酸盐，其用量为大分子单体溶液重量的0.01～8％。
15.根据权利要求
9所述的制备方法，其特征在于聚合反应采用悬浮或反相悬浮聚合技术，得到大分子单体溶液液滴，液滴聚合得到凝胶微粒。
16.根据权利要求
15所述的制备方法，其特征在于悬浮和反相悬浮聚合中采用的水溶性的引发剂为过硫酸盐、过氧化氢和亚铁盐、过硫酸盐和亚铁盐、过硫酸盐和硫代硫酸盐；油溶性的引发剂为过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈，其用量为大分子单体溶液重量的0.1～8％。
17.根据权利要求
15所述的制备方法，其制备特征在于悬浮和反相悬浮聚合中的乳化剂为脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯、聚乙烯醇、烷基酚基聚醚醇、聚氧乙烯脂肪酸和聚氧乙烯脂肪酸醚，其重量用量为5～45％。
18.根据权利要求
15所述的制备方法，其制备特征在于悬浮和反相悬浮聚合的反应温度为35～95℃，搅拌速率为100～2000转/分钟，反应时间为0.5～6小时。
专利摘要
本发明属高分子材料技术领域：
，具体涉及一种可降解的温敏性的化学交联水凝胶及其制备方法。由聚乙二醇(PEG)为亲水嵌段、可降解的聚酯为疏水嵌段所组成的温敏性的两亲性嵌段共聚物为主体，其在水相中于体温(或常温)下形成水凝胶；进一步通过采用大分子单体技术得到稳定的化学交联水凝胶。该水凝胶不能溶解于水，但是具有温敏性且可控降解，可广泛作为药物缓释载体或组织工程细胞培养支架等生物医用材料领域。该水凝胶可以制成凝胶微粒等形式。
文档编号C08L87/00GK1995099SQ200610148155
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月28日
发明者丁建东, 俞麟 申请人:复旦大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan