[发明专利]一种β-半乳糖改性一氧化氮缓释水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种β‑半乳糖改性一氧化氮缓释水凝胶及其制备方法和应用。该制备方法包括以下操作步骤：将树枝状分子PAMAM溶解于CH₃ONa/CH₃OH溶液后置于一氧化氮高压反应釜中负载一氧化氮，加入卤代β‑D‑半乳糖五乙酸酯保护一氧化氮活性基团，然后通过点击反应偶联mPEG得到mPEG‑PAMAM‑NO‑Gal；将mPEG‑PAMAM‑NO‑Gal溶解于去离子水中，与β‑CD水溶液混合，静置，逐渐形成凝胶。该制备方法温和、操作方便，副产物少且产物易于分离纯化，得到的水凝胶生物相容性好，其一氧化氮缓释性能在生物医学工程特别是抗菌领域应用广泛。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种β-半乳糖改性一氧化氮缓释水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

牙周炎是人类最常见的疾病之一。严重的牙周炎导致牙齿脱落和系统性健康缺陷，如冠心病、心血管疾病和中风等。在口腔中的多种微生物里，牙周病原体(如牙龈卟啉单胞菌)的过度生长导致牙周炎的发生和发展。长期服用抗生素易产生耐药性，破坏口腔的微生态平衡。因此，临床上迫切需要一种安全、持续抗菌、可局部给药、不易产生耐药性的新型抗菌材料。

近年来发现，一氧化氮(NO)可破坏细菌的细胞膜以及基因信息并阻止细菌获得能量，具有高效抑菌且不易产生耐药性等特性，在抗菌领域的应用受到广泛关注，基于NO的抗菌材料也快速发展起来。同时，在牙周炎治疗发面，目前已有利用载NO材料治疗牙周炎的研究。

比如：Backlund等制备出可释放NO的聚酰胺(PAMAM)树状大分子(J.Dent.Res2015,94：1092-1098)，并评价其对牙科细菌的抗菌作用。结果材料对革兰氏阴性牙周病原体有效，但它们不能在安全的浓度(即对哺乳动物细胞无毒)消除革兰氏阳性致龋菌；Yang等将卡那霉素、庆大霉素、新霉素和丙烯酰胺通过一步法反应制备得到可负载NO的超支化聚合物，结果表明在有效杀菌状态下浓度下，该超支化聚合物材料对口腔细胞表现出极小的毒副作用，然而NO释放半衰期只有70～180分钟，较快的释放不利于持续治疗，从而大大局限了其在抗菌以及临床上的应用价值。

因此，如何得到高稳定性、可持续治疗(NO缓释时间长)、可局部释放NO的牙周炎治疗材料，便成为当前生物医学工程领域亟待解决的重要课题。迄今为止，利用聚乙二醇修饰的PAMAM(MPEG-PAMAM)客体分子，通过PAMAM链段的仲胺基团负载NO形成离子型供体，然后再用β-半乳糖(Gal)对其进行修饰，以得到在水中稳定存在的新型NO离子型供体PEG-PAMAM-NO-Gal，接着在水溶液中通过与α-CD的主客体组装作用形成负载NO的可注射水凝胶材料及其应用尚未报道。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种β-半乳糖改性一氧化氮缓释水凝胶的制备方法。该方法首先合成聚乙二醇修饰的PAMAM(MPEG-PAMAM)客体分子，该客体分子通过PAMAM链段的仲胺基团在高压反应釜中负载NO形成离子型供体，然后再用β-半乳糖(Gal)对其进行修饰，得到在水中稳定存在的NO离子型供体PEG-PAMAM-NO-Gal，该离子型供体进一步在水溶液中通过与α-CD的主客体组装作用形成负载NO的可注射水凝胶材料。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种β-半乳糖改性一氧化氮缓释水凝胶。该水凝胶制备条件温和，结构规整且易于调控，生物相容性良好、可降解且降解产物无毒，在牙周炎治疗方面显示出重要应用前景。

本发明的再一目的在于提供上述一种β-半乳糖改性一氧化氮缓释水凝胶在生物医学工程材料中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种β-半乳糖改性一氧化氮缓释水凝胶(mPEG-PAMAM-NO-Gal/α-CD)的制备方法，包括以下步骤：