[发明专利]一种光控合成水凝胶的方法及由该方法获得的水凝胶

说明书

一种光控合成水凝胶的方法，包括以下步骤：1）先将四臂聚乙丙交酯‑聚乙二醇‑降冰片烯聚合物加水混合制得四臂聚乙丙交酯‑聚乙二醇‑降冰片烯聚合物溶液；2）再向上述溶液中加入二硫苏糖醇，于紫外光下照射即可。本发明首先合成四臂聚乙丙交酯‑聚乙二醇‑降冰片烯聚合物，后配置聚合物水溶液，然后加入二硫苏糖醇，在紫外光条件下，通过巯烯点击化学反应，获得了一种具有良好细胞相容性的光控合成水凝胶，可用于药物释放、细胞装载以及组织三维打印技术。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种光控合成水凝胶的方法及由该方法获得的水凝胶。

背景技术

水凝胶常被用于医学领域，特别是组织工程领域，比如具有微工程结构的水凝胶被应用于药物或者细胞的装载与控制释放[Biomaterials,2007,28,5087]。水溶性高分子聚乙二醇水凝胶被广泛应用于组织工程领域，比如药物释放和调控干细胞分化等[Science,2007,316,1133；Adv.Mater.,2009,21,3307]。聚乙丙交酯是一种合成高分子，因为具有良好的生物相容性和降解性能。聚乙二醇可以与聚酯类高分子通过共聚的方式形成响应性共聚物[Nature.,1997,388.60]，比如，聚乙丙交酯-聚乙二醇-聚乙丙交酯[Chem.Soc.Rev.,2008,37]、聚乙二醇-聚己内酯嵌段共聚物[Macromolecules.,2006,39,4873]、单甲醚聚乙二醇-聚己内酯嵌段共聚物[Tissue Eng.,2006,12,2863]等。此类嵌段共聚物具有用于细胞装载凝胶的潜力。Mrityunjoy等在聚乙二醇上引入二硫基团，制备水凝胶并用于细胞的包裹与装载，水凝胶的降解速度与装载细胞的类型有关系[Biomaterials.,2016,77,186]。此外，也可以点击化学方法制备水凝胶，苏州大学邓超等通过简单的光控“四唑-烯”点击化学方法制备了一种聚乙二醇水凝胶，该水凝胶可以用于细胞的包裹[CN103396554B]。华东师范大学贺小华等将聚(N-异丙基丙烯酰胺)和β-环糊精共同修饰的接枝聚合物PELG-g-(PNIPAM/β-CD)与偶氮苯修饰的二代树枝状分子(Me-G2-Azo)溶于水中，在光响应下可以形成凝胶[CN104292475B]。青岛大学夏建飞等通过酯化反应将四唑连接到多肽分子上，然后与端基修饰甲基丙烯基团的双链DNA按照一定比例混合，在37℃条件下通过紫外照射形成凝胶[CN103992486B]。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光控合成水凝胶，同时提供其制备方法是本发明的又一发明目的。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种光控合成水凝胶的方法，包括以下步骤：A)先将四臂聚乙丙交酯-聚乙二醇-降冰片烯聚合物加水混合得四臂聚乙丙交酯-聚乙二醇-降冰片烯聚合物溶液；B)再向上述溶液中加入二硫苏糖醇，于紫外光下照射5～9min即可；

所述四臂聚乙丙交酯-聚乙二醇-降冰片烯聚合物由四臂聚乙丙交酯-聚乙二醇聚合物与5-降冰片烯-2-羧酸反应制得，所述四臂聚乙丙交酯-聚乙二醇聚合物由线性聚乙丙交酯-聚乙二醇和羧基化的季戊四醇通过酯化反应得到。

步骤A)中，四臂聚乙丙交酯-聚乙二醇-降冰片烯聚合物溶液的浓度为10wt％～60wt％；步骤B)中，二硫苏糖醇的加入量与四臂聚乙丙交酯-聚乙二醇-降冰片烯聚合物溶液的用量比为(0.3～0.5)g：5mL。

所述四臂聚乙丙交酯-聚乙二醇-降冰片烯聚合物的具体合成过程为：

(1)合成线性聚乙丙交酯-聚乙二醇共聚物：取0.008mol聚乙二醇，加入丙交酯和乙交酯在干燥氮气保护下加热使其混合熔融，加入0.025mmol辛酸亚锡，体系升温至140～160℃，继续反应6～8h，加入二氯甲烷和冰乙醚提纯得线性聚乙丙交酯-聚乙二醇共聚物；所述丙交酯、乙交酯和聚乙二醇的摩尔比为(1～9)：1：1；