[发明专利]一种基于聚酯纳米粒子化学交联的杂化水凝胶及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种杂化水凝胶及其制备方法与应用，具体涉及一种基于聚酯纳米粒子化学交联的杂化水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

水凝胶具有三维网状结构、较好的生物相容性以及可调的机械性能等特性，可模拟天然组织，在组织工程领域存在潜在的应用。组织再生过程中的生物活性高度的依赖于水凝胶的3D结构，相互贯穿的多孔结构有利于细胞的生长和迁移，以及营养物质的输送和废液的排出，同时，多孔结构也可为细胞的生长提供短暂的空间和支撑。表面特性，例如：粗糙度，形貌以及化学基团等对细胞的粘附存在显著的影响。因此，为满足组织生长的需求，需设计一种水凝胶具有可控的孔尺寸，可调的表面特性以及较好的机械性能。

天然和合成的聚酯类材料的可降解性，生物相容性等优点，常用作组织工程材料。但是，聚酯类材料具有较少的活性基团难以满足化学交联形成凝胶的条件，因此，需要对聚酯类材料进行表面改性，赋予较多的活性基团。此外，活性基团需具备足够的链长，连接邻近的纳米粒子形成凝胶。因此，需解决活性基团的数量以及链长的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于聚酯纳米粒子化学交联的杂化水凝胶及其制备方法，本发明采用氨基处理的方式对纳米粒子进行处理，具有如下效果：增加纳米粒子的水分散性，赋予纳米粒子较多的活性基团，可使纳米粒子作为化学交联点以及纳米粒子表面较长的活性基团链可连接邻近的纳米粒子形成水凝胶；本发明通过调节纳米粒子的固含量和尺寸以及聚合物的浓度，实现对凝胶的孔尺寸、机械强度以及氨基残留量的调节。本发明水凝胶的纳米粒子的壳层或核内载药可降低药物的暴释，延长药物的释放时间。

本发明所提供的杂化水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

1)纳米粒子的氨解

利用分支状聚乙烯亚胺对纳米粒子进行氨解；

所述纳米粒子为空心纳米粒子或实心纳米粒子；

2)杂化水凝胶的制备

将经步骤1)处理后的所述纳米粒子与聚合物混合得混合液，所述混合液经涡旋处理即得所述杂化水凝胶。

上述的制备方法中，所述分支状聚乙烯亚胺的支化率的大小对氨解效果没有实质性影响，都能够达到本发明的技术效果，实现本发明的目的，可根据具体需要进行选择。

上述的制备方法中，所述纳米粒子的粒径可为50nm～1000nm，具体可为300nm～1000nm、530nm～1000nm、300nm～530nm、300nm、530nm或1000nm；

所述纳米粒子为由含酯键的生物可降解高分子材料通过常规的方法制备得到；

所述含酯键的生物可降解高分子材料选自聚羟基脂肪酸酯、纤维素、聚氨基酸、淀粉、甲壳质、胶原、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙交酯(PGA)、聚乳酸(PLA)、丙交酯-乙交酯共聚物(PLGA)、丙交酯-己内酯共聚物(PLC)、乙交酯-己内酯共聚物(PGC)、乙交酯-丙交酯-己内酯共聚物(PGLC)、乙交酯-聚乙二醇醚共聚物(PEG-b-PGA)、丙交酯-聚乙二醇醚共聚物(PEG-b-PLA)、己交酯-聚乙二醇醚共聚物(PEG-b-PCL)、丙交酯-乙交酯-聚乙二醇醚共聚物(PEG-b-PLGA)、丙交酯-己内酯-聚乙二醇醚共聚物(PEG-b-PLC)和乙交酯-己内酯-聚乙二醇醚共聚物(PEG-b-PGC)中至少一种；

所述含酯键的生物可降解高分子材料的分子量可为5,000～200,000，其中聚乙二醇醚嵌段的分子量为200～20,000。

上述的制备方法中，步骤1)中，所述氨解按照如下步骤进行：

将所述纳米粒子分散于所述分支状聚乙烯亚胺的溶液中得到悬浮液，对所述悬浮液进行处理，即实现对所述纳米粒子的氨解。

上述的制备方法中，所述分支状聚乙烯亚胺的溶液采用乙醇/水配制得到；

所述乙醇/水为乙醇与水的混合溶剂；

所述乙醇与所述水的体积比为1：1～5；

所述分支状聚乙烯亚胺的溶液中，所述分支状聚乙烯亚胺的摩尔浓度可为10～50mM，具体可为50mM；

对所述悬浮液进行超声处理；

所述超声处理的功率为20～100W，具体可为100W；

所述超声处理的时间为10～120min，具体可为30～60min、30mn、40min或60min，以增大表面电势；

所述悬浮液中，所述纳米粒子的质量-体积浓度为2～5mg/mL，具体可为5mg/mL。