[发明专利]酶催化可控释放一氧化氮的新型生物材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本专利涉及一种具有酶催化可控释放一氧化氮的生物材料制备方法，还涉及由这类材料加工成的医用产品以及其在缺血性疾病治疗、皮肤创伤愈合以及心血管植入器械中的应用。

背景技术

心血管疾病现在已成为威胁人类健康的重大疾患之一，无论是发病率还是死亡率均居各类疾病之首，被医学界公认为是危害人类身体健康的“第一杀手”。根据卫生部心血管病防治研究中心发布的《中国心血管病报告2011》数据显示，目前我国心血管病患者人数约为2.3亿，相当于每10个成年人中有2人患病。高额的医疗支出成为巨大的经济负担。

一氧化氮(nitric oxide，NO)是一种具有多种生物学活性的气体小分子物质(生物信使分子)，其广泛分布于生物体内各组织中。一氧化氮最主要的功能是作为心血管系统的生理性调节分子，许多血管疾病都与血管内皮功能失调和NO代谢有关系。一氧化氮具有：1)调节血管张力和心肌收缩力，参与动脉血压及器官组织血流量的调节；2)维持内皮细胞完整、促进血管新生；3)抑制平滑肌细胞粘附、增殖和迁移；4)抑制血小板在局部的粘附、聚集和白细胞在血管内皮的粘附从而抑制血栓的形成等作用。

由于药物化学的快速发展，现在已能成功合成多种不同结构的NO化合物，包括有机硝酸酯类、亚硝基硫醇类、氮烯醇类等。氮烯醇类化合物(Diazeniumdiolate)是目前研究最多的一种NO供体，一般是由胺类化合物与NO反应生成的产物。其主要的问题是很难稳定储存，易自发分解，其分解的速率随着温度的升高而加快。酸性或碱性pH值条件都会加快一氧化氮的释放。因此，王鹏等人合成了糖基化的NO供体化合物，采用半乳糖单元稳定氮烯醇化合物，其具有较高的稳定性，在半乳糖苷酶催化下能够可控释放一氧化氮。

将NO化合物与高分子材料结合，进一步制备具有NO释放功能的心血管介入材料是近年来一个新的研究方向。一些研究组将氮烯醇(或亚硝基硫醇)等NO供体通过物理共混的方法与高分子材料复合制备医用材料。由于极性的差异，NO供体易于聚集，造成突释。此外，疏水性基体材料，限制了水分子的迁移，影响了材料内部的NO有效利用。

发明内容

本发明专利的第一部分，提供了一种具有酶催化可控释放一氧化氮的壳聚糖大分子生物材料CS-NO。具体合成方法包括：将一种具有酶催化可控分解释放一氧化氮的氮烯醇类NO供体化合物4-(2-叠氮乙醇)哌嗪-1-(O²-半乳糖)氮烯醇通过化学反应接枝到壳聚糖分子侧链。首先将大分子壳聚糖分散于水相中，加入戊炔酸，其中壳聚糖重复单元与戊炔酸的摩尔比为：1∶0.05-1∶0.5，在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐催化下冰浴中反应24小时，从而通过酰胺化反应将炔基接枝到壳聚糖分子侧基上，产物经透析纯化。第二步是通过点击化学反应将NO供体化合物4-(2-叠氮乙醇)哌嗪-1-(O²-半乳糖)氮烯醇与炔基化壳聚糖反应，采用无水硫酸铜、抗坏血酸钠做催化剂，恒温37℃搅拌反应24小时，产物经水透析3天，冷冻干燥得接枝NO供体的壳聚糖大分子CS-NO。该材料具有良好的生物相容性、生物降解性和可加工性。并可与其他天然大分子如胶原、明胶等复合制备复合材料。

发明专利的第二部分，提供了一种具有酶催化可控释放一氧化氮的壳聚糖大分子生物材料CS-NO的不同制备方法。可将该材料制备成不同浓度的溶液用于局部注射，具体方法包括：将CS-NO以1-15毫克/毫升的浓度在水中分散，室温搅拌至完全溶解，即可制得CS-NO溶液。

也可以通过浇铸方法制备薄膜，具体方法包括：将CS-NO配制成浓度5-15％的水溶液，均匀涂布在盖玻片上，室温晾干，真空干燥24小时。

还可以通过冷冻干燥和静电纺丝等方法制备成多孔支架或微纳米纤维支架。CS-NO材料可进一步通过溶液共混的方法与天然大分子如胶原、明胶、透明质酸、海藻酸钠等复合，获得不同组成比例和性能的天然复合材料。具体方法包括：将明胶、胶原等制成浓度为2％水溶液，冷却至室温后加入质量浓度为0.1-3％的CS-NO，充分搅拌至均匀，冷冻干燥得CS-NO/胶原复合多孔支架。