非自由基光化学交联水凝胶材料制备方法、其产品及应用_2

文档序号:9410506阅读:来源:国知局
水溶 性高分子的混合物。
[0018] 本发明的制备方法中,生物相容性介质选自蒸馏水、生理盐水、缓冲液和细胞培养 基溶液。根据不同的应用,可选取不同的介质。
[0019] 本发明的制备方法中,溶液A和溶液B混合均匀形成的水凝胶前驱体溶液中,邻硝 基苄基基团与酰肼/羟胺/伯胺基团的摩尔比可以为1:0. 02-50,优选为1:0. 1-10,聚合物 总浓度可以为〇? 1%wt_60%wt,优选为1%wt_10%wt。
[0020] 本发明的制备方法中,光源的波长根据邻硝基苄类光扳机的吸收来确定,可以为 250-500nm,优选为 300-400nm,进一步优选为 365nm。
[0021] 本发明制备方法采用的技术原理是:邻硝基苄基类光扳机在光激发下产生醛基, 所形成的醛基与酰肼、羟胺或伯胺基团快速缩合分别以形成腙、肟、希夫碱的方式交联形成 水凝胶。
[0022]
[0023]其中,-1?5-順2为-C0NHNH2、_0_順2或-NH2。
[0024] 本发明中,邻硝基苄基修饰的高分子衍生物的制备方法为化学标记法和人工 聚合的方法。其中,化学标记法是利用高分子与邻硝基苄基衍生物中所含的化学基团 间的化学反应而连接,可以是羧基的高分子与含氨基的邻硝基苄基类小分子标记(参 考文献 〇?P.Oommen,S.Wang,M.Kisiel,M.Sloff,J.Hilborn,0?P.Varghese,Adv.Funct. Mater. 2013, 23, 1273.)、也可以是含羟基的高分子与含羧基的或含溴的邻硝基苄基类小 分子标记(参考文献K.Peng,I.Tomatsu,A.V.Korobko,A.Kros,SoftMatter2010, 6, 85 ; L.Li,N.Wang,X.Jin,R.Deng,S.Nie,L.Sun,Q.ffu,Y.Wei,C.Gong,Biomaterials 2014, 35, 3903.)、也可以是含氨基的高分子与含溴的邻硝基苄基类小分子标记(参考 JCKL.Li,N.Wang,X.Jin,R.Deng,S.Nie,L.Sun,Q.ffu,Y.Wei,C.Gong,Biomaterials 2014, 35, 3903.)等标记方法。人工聚合的方法是利用邻硝基苄基衍生物功能单体与其它 共单体共聚,可以是无规自由基聚合方法,也可以是控制自由基聚合方法(比如ATRP聚合、 RAFT聚合方法)等。
[0025] 本发明中,邻硝基苄基修饰的聚乙二醇类或天然多糖类高分子衍生物的制备方 法为:将含有羧基的水溶性聚合物或高分子于蒸馏水中溶解,加入含有活性官能团的氨 基的邻硝基苄基小分子后,加入缩合剂1-乙基_(3_二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐 (EDC-HC1)和活化剂羟基苯并三唑(HOBt),然后在室温下搅拌24-48h。反应结束后,将反应 液加入透析袋中用稀盐酸溶液透析2-3d,然后冷冻干燥,即可得到所述的邻硝基苄基修饰 的高分子衍生物。
[0026] 上述含有羧基的水溶性聚合物或高分子可以为聚乙二醇类、含羧基的多糖类 (如:透明质酸、羧甲基纤维素、海藻酸等),优选为多臂羧基聚乙二醇、透明质酸、羧甲基纤 维素。进一步优选为透明质酸。
[0027] 本发明中,邻硝基苄基修饰的聚乙二醇类或天然多糖类高分子衍生物的制备方法 为:将含有羟基的水溶性聚合物溶解后,加入含有活性官能团的羧基的邻硝基苄基小分子 后,加入缩合剂1-乙基_(3_二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC-HC1)和催化剂对甲 苯磺酸吡啶盐(DPTS),然后在室温下搅拌24_48h。反应结束后,将反应液倒入难溶性溶剂 中重沉淀(比如修饰的聚乙二醇衍生物可倒入乙醚中重沉淀,多糖类高分子衍生物可倒入 乙醇中重沉淀),然后溶于水中用透析袋透析2-3d,冷冻干燥后,即可得到所述的邻硝基苄 基修饰的高分子衍生物。
[0028] 上述含有羟基的水溶性聚合物可以为聚乙二醇类或天然多糖类,优选为多臂聚乙 二醇、葡聚糖,进一步优选为葡聚糖。
[0029] 本发明中,邻硝基苄基修饰的聚乙二醇类或天然多糖类高分子衍生物的制备方法 为:将含有氨基或羟基的水溶性聚合物于蒸馏水中溶解,加入含有活性官能团的溴的邻硝 基苄基小分子后,加入碳酸钾作为碱,在室温下反应24_48h。反应结束后,将反应液倒入难 溶性溶剂(比如修饰的聚乙二醇衍生物可倒入乙醚中,修饰的多糖类高分子衍生物可倒入 乙醇中)中重沉淀,然后溶于水中用透析袋透析2-3d,冷冻干燥后,即可得到所述的邻硝基 苄基修饰的高分子衍生物。
[0030] 上述含有氨基或羟基的水溶性聚合物可以为含氨基或羟基的聚乙二醇类或天然 多糖类,优选为多臂氨基聚乙二醇、多臂羟基聚乙二醇、乙二醇壳聚糖、丙二醇壳聚糖、羧 甲基壳聚糖、壳聚糖乳酸盐类或天然多糖类,进一步优选为乙二醇壳聚糖、多臂羟基聚乙二 醇。
[0031] 上述反应中,水溶性聚合物中的羧基、氨基或羟基与小分子邻硝基苄基类衍生物 的摩尔比优选为1:0. 1-2 ;氨基修饰的邻硝基苄基类小分子与1-乙基_(3_二甲基氨基丙 基)碳二亚胺盐酸盐(EDC-HC1)、活化剂羟基苯并三唑(HOBt)的摩尔比优选为1:2:1.5, 羧基修饰的邻硝基苄基类小分子与1-乙基_(3_二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐 (EDC-HC1)、催化剂DPTS的摩尔比优选为1:2:1. 5,溴代的邻硝基苄基类小分子与碳酸钾的 摩尔比优选为1:2。
[0032] 本发明中,邻硝基苄基修饰的合成共聚物的制备方法为:将邻硝基苄基可聚合单 体衍生物与一种或几种可聚合共单体经过聚合即可得邻硝基苄基修饰的合成共聚物。经过 多次溶解-重沉淀的方法将其纯化。
[0033] 上述邻硝基苄基可聚合单体衍生物可以为(甲基)丙烯酸酯类、(甲基)丙烯酰 胺类,优选为甲基丙烯酸酯类和丙烯酰胺类,进一步优选为甲基丙烯酸酯类。
[0034] 上述可聚合共单体中至少一种必须是水溶性共单体,可以为甲基丙烯酸聚乙二醇 酯(PEG-MA)、丙烯酸聚乙二醇酯、甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺 (AM)等任意具有水溶性的可聚合单体,优选为甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEG-MA)。其它共单 体根据不同的应用而选择。
[0035] 上述邻硝基苄基可聚合单体衍生物与水溶性共单体的聚合摩尔比可以为 1:20-1:2,优选为1:9-1:3,进一步优选为1:4。
[0036] 上述聚合方法可以是无规自由基聚合、也可以是控制自由基聚合(比如RAFT 聚合、ATRP聚合等)。优选为无规自由基聚合。即邻硝基苄基可聚合单体衍生物与共 单体共溶于一定的溶剂中,加入自由基引发剂充分溶解后,经过三次冷冻-抽真空循环 操作后,在加热条件下反应过夜。待反应结束后,将反应液倒入无水乙醚中沉淀,经过 多次溶解-重沉淀的纯化过程,真空干燥后即可得到含邻硝基苄基的共聚合物。(参考 文献G.Delaittre,T.Pauloehrl,M.Bastmeyer,C.Barner-Kowollik,Macromolecules 2012,45,1792-1802.)
[0037] 本发明中,酰肼修饰的高分子衍生物的制备方法为:将含有羧基的水溶性聚合物 和二酰肼于蒸馏水中溶解,加入缩合剂1-乙基_(3_二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐 (EDC-HC1)和活化剂羟基苯并三唑(HOBt),然后在室温下搅拌24-48h。反应结束后,将反应 液倒入透析袋中用稀盐酸溶液透析2-3d,然后冷冻干燥,即可得到所述的酰肼修饰的高分 子衍生物。
[0038] 上述含有羧基的水溶性聚合物可以为羧基聚乙二醇类、含羧基的多糖类(如壳聚 糖乳酸盐、羧甲基壳聚糖、透明质酸、海藻酸、羧甲基纤维素等),优选为多臂羧基聚乙二醇、 透明质酸,进一步优选为透明质酸。
[0039] 上述反应中,小分子二酰肼可以为碳二酰肼、草酸二酰肼、丙二酸二酰肼、丁二酸 二酰肼、戊二酸二酰肼、己二酸二酰肼、庚二酸二酰肼等任意二酰肼,优选为碳二酰肼、草酸 二酰肼、己二酸二酰肼,进一步优选为碳二酰肼。水溶性聚合物中的羧基与小分子二酰肼的 摩尔比优选为1:0. 1-2 ;二酰肼小分子与1-乙基_(3_二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐 (EDC-HC1)、活化剂羟基苯并三唑(HOBt)的摩尔比优选为1:2:1.5。
[0040] 本发明中,羟胺修饰的高分子衍生物的制备方法为:将含有羟基的聚合物与N-羟 基邻苯二甲酰亚胺溶于二氯甲烷溶液中,加入三苯基膦后,慢慢滴加二异丙基偶氮二羧酸 酯并反应16_24h后,将聚合物在乙醚中沉淀出来,然后重新溶到二氯甲烷溶液中,加入水 合肼反应l_3h后,即可得到羟胺修饰的高分子衍生物。
[0041] 上述含有羟基的聚合物可以为聚乙二醇类,多糖类(如葡聚糖、壳聚糖),优选为 多臂羟基聚乙二醇。
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