一种双组份高强度水凝胶及其制备方法
【专利摘要】本发明属于生物高分子技术领域。本发明提供了一种双组份高强度水凝胶及其制备方法。所述高强度双组份水凝胶，通过糖聚合物和N?异丙胺丙烯酰胺?邻羟甲基苯硼酸半酯无规共聚物混合制备而成，所述糖聚合物的重复单元为通过6位羟基连接的半乳糖。所述制备方法采用糖聚合物和邻羟甲基苯硼酸半酯聚合物能够形成动态共价键的原理制备水凝胶。本发明操作简单，所制备水凝胶具有高强度、所用聚合物易于合成。同时水凝胶具有葡萄糖响应性，可作为胰岛素的可控缓释载体，为糖尿病的无痛治疗提供了一条新思路。
【专利说明】
-种双组份高强度水凝胶及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于生物高分子技术领域，尤其设及一种双组分高强度水凝胶及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 聚合物水凝胶是一种富含水溶液的交联=维网络材料，其具备良好的生物相容性 等优点，其在药物缓释、生物支架、组织工程、诱导干细胞分化等生命医学领域具有巨大的 潜在应用价值，其中最具应用前景的是在药物缓释中的应用。最新发展的一类聚合物水凝 胶是基于糖聚合物和邻径甲基苯棚酸半醋聚合物的水凝胶，其中糖聚合物是指糖化合物通 过化学反应被引入到聚合物而得到的一种高分子。此类水凝胶中邻径甲基苯棚酸半醋可W 和糖化合物上的径基在中性条件下形成动态共价键，且动态共价键在酸性条件和过量的葡 萄糖存在下发生凝胶的解离。因此，此类水凝胶在治疗糖尿病中作为一类膜岛素的可控缓 释载体具有独特的优势。此类水凝胶的另一特点是糖聚合物中糖种类或糖的连接方式的变 化会明显的影响凝胶的性能如机械强度等。因此，通过调节糖聚合物中糖的连接方式可W 获得具有高强度的水凝胶，为糖尿病的治疗提高药物缓释载体。
[0003] 水凝胶用于药物缓释领域时，需要具有良好的生物相容性和一定的强度。良好的 生物相容性使得生物体不会对材料和药物产生排异性，又不会对人体产生毒性;一定的强 度能够保证在药物缓释的过程中水凝胶的结构不会被破坏，使药物真正能够达到长时间的 缓释。如果水凝胶的强度不够，在生物体中破裂变稀，水凝胶中埋覆的药物会直接释放达不 到缓释的效果。因此，制备具有一定强度的水凝胶，对扩大其在药物缓释等领域的应用前景 具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 鉴于现有技术中存在上述技术问题，本发明提供一种高强度双组份水凝胶及其制 备方法，所述双组份的水凝胶通过糖聚合物和N-异丙胺丙締酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无 规共聚物混合制备而成，获得的水凝胶具有聚合物固含量低、机械强度大、生物相容性好等 特点。
[0005] 本发明提供一种高强度双组份水凝胶，所述水凝胶通过糖聚合物和N-异丙胺丙締 酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物混合制备而成，所述糖聚合物的重复单元为通过6位 径基连接的半乳糖。
[0006] 所述糖聚合物选自下述=种聚合物中的一种或多种，=种糖聚合物的重复单元数 n为50-300,其分子式如下：
[0007；
[000引所述N-异丙胺丙締酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物分子量为10 000-100 000,其分子式如下，其中molm:moln在30~5:
[0009]
[0010] 所述水凝胶中，邻径甲基苯棚酸半醋可W和糖聚合物的糖结构上的径基在中性条 件下形成动态共价键，形成物理交联网络，支持混合物出现水凝胶结构;所述动态共价键在 酸性条件和过量的葡萄糖存在下发生凝胶的解离。运个结构特点使得所述水凝胶特别适合 用于开发智能响应性药物载体材料，实现对膜岛素和抗癌药物的可控缓释提供新载体。同 时，通过改变凝胶制备组分含量可W调控凝胶性能。
[0011] 本发明还提供上述高强度双组份水凝胶的制备方法，其具体过程为:将一定体积 的糖聚合物水溶液和一定体积的N-异丙胺丙締酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶 液揽拌混合均匀，静置即可得到水凝胶。所述糖聚合物的重复单元为通过6位径基连接的半 乳糖。
[0012] 所述糖聚合物选自下述=种聚合物中的一种或多种，=种糖聚合物的重复单元数 n为50-300,其分子式如下：
[001
[0014]所述的糖聚合物水溶液的质量分数为50~300mg/mL。
[0015] 所述的N-异丙胺丙締醜胺-邻鞋甲基苯欄酸半醋无规共聚物水溶液的质量分数为 50~300mg/mL。
[0016] 所述N-异丙胺丙締酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液的抑值为7~9。
[0017] 所述糖聚合物水溶液和N-异丙胺丙締酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶 液水溶液的体积比为1:2~3:1。
[0018] 本发明所述方法旨W选用6位径基连接半乳糖聚合物和含邻径基苯棚酸半醋的水 溶性聚合物，通过两组分互配制备具有聚合物固含量低、机械强度大的水凝胶，从而为膜岛 素、喜树碱等药物的可控释放提供优质的药物载体。
[0019] 本发明具有如下有益效果：1、本发明方法操作简单，通过改变凝胶制备组分含量 可W调控凝胶性能;2、所制得的水凝胶具有高强度、在较低固含量下即可形成凝胶，同时具 备葡萄糖响应解离特性;3、为开发智能响应性药物载体材料，实现对膜岛素和抗癌药物的 可控缓释提高新载体。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明实施例1和对比例1的实验结果的效果对比图；
[0021 ]图2为本发明实施例2制备的水凝胶的外观图；
[0022] 图3为本发明实施例2制备的水凝胶的扫描电镜图；
[0023] 图4为本发明实施例2和对比例2制备的水凝胶的储能模量曲线。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例和【附图说明】本发明的技术方案。
[0025] 本发明提供一种高强度双组份水凝胶，所述水凝胶通过糖聚合物和N-异丙胺丙締 酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物混合制备而成，所述糖聚合物的重复单元为通过6位 径基连接的半乳糖。
[0026] 所述糖聚合物选自下述=种聚合物中的一种或多种，=种糖聚合物的重复单元数 n为50-300,其分子式如下：
[0027]
12 对比例1 2 将重复单元为1位径基连接甘露糖的糖聚合物水溶液（重复单元数为50, ImU 50mg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液（lmL，50mg/mL，pH =7.5)快速揽拌混合均匀，静置30min，得到的产物为对比al。
[0030] 将重复单元为1位径基连接半乳糖的糖聚合物水溶液（重复单元数为50, ImU 50mg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液（lmL，50mg/mL，pH =7.5)快速揽拌混合均匀，静置30min，得到的产物为对比曰2。
[0031] 对比例2
[0032] 将重复单元为1位径基连接甘露糖的糖聚合物水溶液（重复单元数为100, ImU lOOmg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液（lmL，100mg/mL， 抑=7.5)快速揽拌混合均匀，静置30min，得到的水凝胶为对比bl。
[0033] 将重复单元为1位径基连接半乳糖的糖聚合物水溶液（重复单元数为100, ImU lOOmg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液（lmL，100mg/mL， 抑=7.5)快速揽拌混合均匀，静置30min，得到的水凝胶为对比b2。
[0034] 实施例1:
[0035] 将聚合物1水溶液(重复单元数为50, ImL, 50mg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径甲 基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液（lmL，50mg/mL，pH = 7.5)快速揽拌混合均匀，静置30min即 可得到水凝胶。
[0036] 图访本发明实施例1和对比例1的实验结果的效果对比图，由图可知，在相同的组 分用量和浓度条件下，实施例1得到了水凝胶结构，而对比例的两种试验都没有得到水凝胶 结构。运是因为，实施例1中选用的糖聚合物与邻径甲基苯棚酸半醋之间形成的动态共价键 强度更大，键连接强度更大能够促使混合物形成水凝胶结构。而对比例1中，糖聚合物与邻 径甲基苯棚酸半醋之间形成的动态共价键不足W维持混合物形成固态的水凝胶结构。
[0037] 实施例2:
[0038] 将聚合物2水溶液(重复单元数为100, ImL, lOOmg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径 甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液（lmL，100mg/mL，pH = 7.5)快速揽拌混合均匀，静置 SOmin即可得到水凝胶。
[0039] 图2为实施例2制备的水凝胶的外观图，图3为本发明实施例2制备的水凝胶的扫描 电镜图，由图可知，凝胶可W形成规则的S维网络结构。
[0040] 图4为实施例2和对比例2制备的水凝胶的储能模量曲线，由图可知，实施例2制备 的水凝胶的储能模量远远高于对比例2制备的水凝胶。运说明本发明所制得的水凝胶具有 高强度，为开发智能响应性药物载体材料，实现对膜岛素和抗癌药物的可控缓释提高新载 体。
[0041 ] 实施例3:
[0042] 将聚合物3水溶液(重复单元数为100, ImL, 200mg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径 甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液（2mL，100mg/mL，pH = 7.5)快速揽拌混合均匀，静置 SOmin即可得到水凝胶。
[0043] 实施例4:
[0044] 将聚合物1、2的混合水溶液(重复单元数为300，lmL，50mg/mL)和组N-异丙胺丙締 酷胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液amL，100mg/mL，pH = 7.5)快速揽拌混合均 匀，静置30min即可得到水凝胶。
[0045] 实施例5:
[0046] 将聚合物2、3的混合水溶液(重复单元数为100,1血，lOOmg/mL)和N-异丙胺丙締酷 胺-邻径甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液(21111^，10〇111肖/111^抑=7.5)快速揽拌混合均匀， 静置30min即可得到水凝胶。
[0047] 实施例6:
[004引将聚合物1水溶液(重复单元数为100,3mL，100mg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径 甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液（lmL，100mg/mL，pH = 7.5)快速揽拌混合均匀，静置 SOmin即可得到水凝胶。
[0049] 实施例7:
[0050] 将聚合物1水溶液(重复单元数为200, ImL, lOOmg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径 甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液（lmL，100mg/mL，抑=9)快速揽拌混合均匀，静置30min 即可得到水凝胶。
[0化1] 实施例8:
[0052]将聚合物1水溶液(重复单元数为100, ImL, 300mg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径 甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液（lmL，300mg/mL，pH = 7.5)快速揽拌混合均匀，静置 SOmin即可得到水凝胶。
[0化3] 实施例9:
[0054] 将聚合物1水溶液(重复单元数为200,2mL，100mg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径 甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液（lmL，100mg/mL，抑=7)快速揽拌混合均匀，静置30min 即可得到水凝胶。
[0055] 实施例10:
[0056] 将聚合物1水溶液(重复单元数为300, ImL, lOOmg/mL)和N-异丙胺丙締酷胺-邻径 甲基苯棚酸半醋无规共聚物水溶液(2mL，200mg/mL，抑=8)快速揽拌混合均匀，静置30min 即可得到水凝胶。
【主权项】
1. 一种高强度双组份水凝胶，其特征在于，所述水凝胶通过糖聚合物和N-异丙胺丙烯 酰胺-邻羟甲基苯硼酸半酯无规共聚物混合制备而成，所述糖聚合物的重复单元为通过6位 羟基连接的半乳糖。2. 根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述糖聚合物选自下述三种聚合物中的 一种或多种，三种糖聚合物的重复单元数η为50-300，其分子式如下：3. 根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述Ν-异丙胺丙烯酰胺-邻羟甲基苯硼 酸半酯无规共聚物分子量为10 000-100 〇〇〇,其分子式如下，其中molm:moln在30~5:4. 一种如权利要求1-3所述的双组份高强度水凝胶的制备方法，其特征在于，其制备过 程为： 将一定体积的糖聚合物水溶液和一定体积的N-异丙胺丙烯酰胺-邻羟甲基苯硼酸半酯 无规共聚物水溶液搅拌混合均匀，静置后即可得到水凝胶，所述糖聚合物的重复单元为通 过6位羟基连接的半乳糖。5. 根据权利要求4中所述的制备方法，其特征在于，所述糖聚合物，选自下述三种聚合 物中的一种或多种，三种糖聚合物的重复单元数η为50-300，其分子式如下：6. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述N-异丙胺丙烯酰胺-邻羟甲基苯 硼酸半酯无规共聚物分子量为10 000-100 〇〇〇,其分子式如下，其中molm:moln在30~5:7. 根据权利要求4中所述的制备方法，其特征在于，所述的糖聚合物水溶液的质量分数 为50~300mg/mL。8. 根据权利要求4中所述的制备方法，其特征在于，所述的N-异丙胺丙烯酰胺-邻羟甲 基苯硼酸半酯无规共聚物水溶液的质量分数为50~300mg/mL。9. 根据权利要求4中所述的方法，其特征在于，所述N-异丙胺丙烯酰胺-邻羟甲基苯硼 酸半酯无规共聚物水溶液的pH值为7~9。10. 根据权利要求4中所述的方法，其特征在于，所述糖聚合物水溶液和N-异丙胺丙烯 酰胺-邻羟甲基苯硼酸半酯无规共聚物水溶液的体积比为1:2~3:1。
【文档编号】A61K47/32GK105924685SQ201610283799
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】孙鹏飞, 程鹏, 范曲立, 候焕知, 李金红, 黄维
【申请人】南京邮电大学