[发明专利]一种温度敏感型N－三甲基壳聚糖凝胶及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度敏感型N-三甲基壳聚糖凝胶的制备方法及其应用，属于化学领域，也属于生物材料领域。

背景技术

水凝胶为亲水性聚合物通过化学键或物理作用力形成的交联网络，不溶于水但能吸收大量的水而溶胀同时保持固体形态。温敏性水凝胶是其性能可随温度变化的高分子水凝胶，可以被注射到体内。由于低温为液态，体温下在原位转变为固态的反相温敏性水凝胶，因可用于普通药物及对温度敏感的蛋白质类药物，细胞、生长因子等生物技术药物的包埋，形成稳定和持续释放的药物控释系统，为设计和制备自调式给药系统和生物工程方面的多种新应用提供了可行性，已越来越受到研究者的青睐。根据合成材料的不同，水凝胶又可分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶。天然高分子由于具有更好的生物相容性，对环境敏感性，以及来源丰富，价格低廉，因而引起越来越多学者的重视。文献报道的制备温敏水凝胶的天然高分子聚合物主要有胶原蛋白和聚多糖类(木聚糖、琼脂、黄原胶、纤维素衍生物、角叉胶、壳聚糖及其衍生物)等。

壳聚糖是甲壳素的部分脱乙酰化产物，是自然界唯一大量存在的碱性多糖。壳聚糖是一种弱碱，可溶于酸.当溶液的pH＞6.2时，壳聚糖会形成白色沉淀从溶液中析出。壳聚糖有丰富的羟基和高活性的氨基，因此很容易进行化学修饰。壳聚糖有很多独特的优点，主要包括：生物相容性，可降解性，强的黏附性，在药物、生物医学、食品、基因治疗等方面得到广泛的关注。文献报道的壳聚糖基温敏凝胶体系有：壳聚糖/多羟基盐，聚有机磷腈和壳聚糖共聚物，壳聚糖接枝，壳聚糖接枝PEG，羟丁基壳聚糖，壳聚糖季铵盐/甘油磷酸钠，壳聚糖季铵盐-PEG/甘油磷酸盐体系，壳聚糖季铵盐-PVA/NaHCO₃体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在低温下流动性好，可以注射，在体温时快速凝胶化的温敏凝胶及其制备方法和用途。

实现本发明目的采用的技术方案是：以壳聚糖为原料与碘甲烷在碱性条件下反应制备N-三甲基壳聚糖，将N-三甲基壳聚糖溶于酸溶液中，然后加入多羟基盐水溶液得到具有温敏性的水凝胶，并将其在组织工程和药物释放领域应用。所述温度敏感型N-三甲基壳聚糖凝胶采用以下步骤制备：

a.按壳聚糖以氨基计与碘甲烷的摩尔比为1∶1-1∶20的比例，将壳聚糖与碘甲烷于碱性条件下在1-甲基-2-吡咯烷酮中充分反应，用乙醇沉淀后离心分离，接着用乙醇洗，然后加入足量的氯化钠水溶液将碘离子交换为氯离子，最后用去离子水透析纯化，浓缩，冷冻干燥，得到N-三甲基壳聚糖；

b.将所得N-三甲基壳聚糖溶于质量百分比浓度为1％-3％的弱酸溶液中，得到N-三甲基壳聚糖的重量百分比浓度为1.0％～5.0％的N-三甲基壳聚糖酸溶液；

c.在冰浴下向N-三甲基壳聚糖酸溶液中滴加多羟基盐水溶液将溶液pH值调节到7-7.5之间，搅拌，在人体正常体温条件下形成温度敏感型N-三甲基壳聚糖凝胶。

其中，溶解N-三甲基壳聚糖的弱酸溶液为质量百分比浓度为1％-3％的盐酸、乳酸、醋酸或柠檬酸溶液，所用多羟基盐水溶液为磷酸二钠盐、硫酸盐或碳酸盐水溶液。

在上述步骤c中，在冰浴下向N-三甲基壳聚糖酸溶液中滴加多羟基盐水溶液，再加入药物或细胞，得到载药的温度敏感型N-三甲基壳聚糖凝胶。所用药物选自生物技术药物、化学药物或活性细胞，如蛋白质等。

与现有壳聚糖及壳聚糖衍生物温敏水凝胶相比，本发明具如下优点：

1、本发明选用的壳聚糖衍生物具有生物相容性、无毒、可生物降解、具有透皮吸收促进作用。

2、本发明制备的温敏水凝胶在4℃下流动性好、有利于注射，在人体温度下凝胶化速度快，药物缓释时间长。

因此，本发明提供的温度敏感型N-三甲基壳聚糖凝胶适于用作栓塞剂，也适于在组织修复中应用。

具体实施方式

实施例1

将80mL1-甲基-2-吡咯烷酮加入反应瓶中，搅拌，依次加入壳聚糖2.0g、碘甲烷4.8g、11mL15％(W/V)的氢氧化钠水溶液，65℃搅拌反应90分钟致充分反应，其化学反应如下式所示。反应完毕，加入250mL乙醇沉淀，离心分离，接着用乙醇清洗三次，然后溶解在40mL10％(W/V)的氯化钠溶液中将碘离子交换为氯离子，去离子水透析5天，减压浓缩，冷冻干燥，得N-三甲基壳聚糖，收率91％。制备N-三甲基壳聚糖时，原料壳聚糖以氨基计与碘甲烷的摩尔比为1∶1-1∶20范围内均可。