本發(fā)明涉及一種二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體、其制備方法及其用于制備凝膠薄膜的方法，屬于功能高分子復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

1、水凝膠是具有親水性的三維交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)，具有生物相容性、柔韌性和多孔性，經(jīng)常作為藥物輸送系統(tǒng)被廣泛探討，在材料科學(xué)，生命科學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

2、目前對于水凝膠給藥系統(tǒng)，有兩種主要的載藥方法：(a)通過化學(xué)鍵將藥物與凝膠網(wǎng)絡(luò)耦合；(b)物理包封。然而，第一種方法需要對藥物進(jìn)行化學(xué)修飾，這并不被認(rèn)為是一種可行的方法，因?yàn)樗赡軙?dǎo)致活性基團(tuán)的喪失，從而降低藥物的療效。然而，根據(jù)第二種方法合成的水凝膠給藥系統(tǒng)可能會再次出現(xiàn)藥物猝發(fā)釋放的情況，同時藥物的穩(wěn)定性也會下降。然而，由于大多數(shù)藥物在水中的溶解度較低，而且疏水性藥物通常與水凝膠不相容，因此水凝膠的應(yīng)用受到了限制。擴(kuò)大水凝膠與疏水性原料藥兼容性的主要策略之一是在基質(zhì)中引入能夠形成復(fù)合物或納米顆粒的分子，將藥物分子包封在其中。β-環(huán)糊精(β-cd)是最常用的淀粉環(huán)狀低聚物，其特點(diǎn)是七個d-吡喃葡萄糖單位通過α-1,4糖苷鍵連接在一起形成一個大分子，由此形成的分子具有一個圓錐形空腔，具有明顯的疏水性內(nèi)腔和親水性外表面。將β-cd加入凝膠網(wǎng)絡(luò)可有效改善疏水性給藥，還可用作穩(wěn)定劑來提高藥物分子的穩(wěn)定性，以及改善藥物通過生物屏障的滲透性；但存在降低藥物的療效以及藥物無法完全釋放或者藥物突釋的問題。

3、中國專利文獻(xiàn)cn103800949a公開了一種具有仿生特性的角膜接觸鏡藥物載體，該載體由含雙鍵的環(huán)糊精衍生物、磷酸膽堿、甲基丙烯酸羥乙酯和引發(fā)劑聚合而成，其中所述含雙鍵的環(huán)糊精衍生物中雙鍵的平均官能度為1.1～1.5，磷酸膽堿的質(zhì)量為含雙鍵的環(huán)糊精衍生物與甲基丙烯酸羥乙酯總質(zhì)量的0.1～1％；所述甲基丙烯酸羥乙酯與含雙鍵的環(huán)糊精衍生物的質(zhì)量比為1～20：1，所述引發(fā)劑為硫酸氨和四甲基乙二胺。該發(fā)明所得產(chǎn)品的性能符合角膜接觸鏡的基本要求，可控制眼藥的釋放。但對于和環(huán)糊精具有高包合常數(shù)的藥物，該方法忽略了藥物被環(huán)糊精包裹無法完全釋放的問題。

4、中國專利文獻(xiàn)cn113248656a公開了一種多功能phema基角膜接觸鏡水凝膠材料及制備方法與應(yīng)用。所述水凝膠材料的制備包含如下步驟：丙烯?；句@鹽殼聚糖的合成、多功能phema基角膜接觸鏡水凝膠材料的制備。該發(fā)明制備得到的多功能phema基角膜接觸鏡水凝膠材料由hema、丙烯酰化季銨鹽殼聚糖以及丙烯酰化β-環(huán)糊精進(jìn)行三元共聚，該新型角膜接觸鏡材料具有表面親水性好、可減少淚液蛋白在材料表面吸附、可減少細(xì)菌感染降低眼部炎癥發(fā)生、載藥量高且延長藥物釋放時間等性能。但對于和環(huán)糊精具有高包合常數(shù)的藥物，該方法忽略了藥物被環(huán)糊精包裹無法完全釋放的問題。

5、因此，開發(fā)一種能同時解決以上問題的新型凝膠遞送體系具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體、其制備方法及其用于制備凝膠薄膜的方法。本發(fā)明將具有氧化還原響應(yīng)能力的二硫鍵與能提高疏水性藥物負(fù)載能力的β-cd進(jìn)行組合，制備得到二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體。利用所制備的二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體與聚合單體共聚得到凝膠薄膜。本發(fā)明得到的凝膠薄膜具有高透光、優(yōu)異的力學(xué)性能，良好的疏水性藥物負(fù)載能力，不影響藥物療效，能夠穩(wěn)定藥物，且具有還原響應(yīng)性釋放能力，并能夠使藥物完全釋放。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體，具有如下所示結(jié)構(gòu)：

4、

5、上述二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體的制備方法，包括步驟：

6、(1)將二硫代甘醇酸溶于酸酐中，經(jīng)反應(yīng)，然后進(jìn)行真空濃縮；加入有機(jī)溶劑b、甲基丙烯酸羥乙酯(hema)、4-二甲氨基吡啶(dmap)，經(jīng)反應(yīng)、純化得到中間體；

7、(2)將1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺(edc)、n-羥基琥珀酰亞胺(nhs)和中間體溶于有機(jī)溶劑c中，經(jīng)反應(yīng)、純化得到nhs酯功能單體；

8、(3)將nhs酯功能單體和單氨基取代β-環(huán)糊精的有機(jī)溶液充分混合，經(jīng)反應(yīng)、純化得到二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體。

9、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(1)中，酸酐為乙酸酐或丙酸酐中的一種；二硫代甘醇酸的摩爾量和酸酐的體積比為1-2mol/l。

10、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(1)中，二硫代甘醇酸溶于酸酐后的反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間為3-4小時，反應(yīng)是在攪拌條件下進(jìn)行。

11、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(1)中，真空濃縮以去除剩余的乙酸酐以及小分子等雜質(zhì)。

12、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(1)中，有機(jī)溶劑b為二氯甲烷，二甲亞砜，n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、丙酮、環(huán)戊酮或環(huán)己酮中的一種或兩種以上的組合；二硫代甘醇酸的摩爾量和有機(jī)溶劑b的體積比為0.5-1mol/l。

13、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(1)中，二硫代甘醇酸、甲基丙烯酸羥乙酯的摩爾比為1:1-3；4-二甲氨基吡啶的質(zhì)量為甲基丙烯酸羥乙酯質(zhì)量的0.1wt％-0.8wt％。

14、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(1)中，加入有機(jī)溶劑b、甲基丙烯酸羥乙酯(hema)、4-二甲氨基吡啶(dmap)后的反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間為10-14小時，反應(yīng)是在攪拌條件下進(jìn)行的。

15、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(1)中，純化方法包括步驟：向反應(yīng)液中加入飽和碳酸氫鈉水溶液，調(diào)節(jié)ph至1-3；加入有機(jī)溶劑b萃取，所得有機(jī)相經(jīng)無水硫酸鈉干燥、硅膠色譜柱純化得到中間體。進(jìn)一步優(yōu)選的，有機(jī)溶劑b為二氯甲烷，二甲亞砜，n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、丙酮、環(huán)戊酮或環(huán)己酮中的一種或兩種以上的組合。

16、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺(edc)、n-羥基琥珀酰亞胺(nhs)和步驟(1)中二硫代甘醇酸的摩爾比為1:1-3:1-3。

17、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中，有機(jī)溶劑c為二氯甲烷，二甲亞砜，n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、丙酮、環(huán)戊酮或環(huán)己酮中的一種或兩種以上的組合；1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺(edc)的摩爾量和有機(jī)溶劑c的體積比為0.1-1mol/l。

18、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間為10-14小時，反應(yīng)是于惰性氣體氛圍、攪拌條件下進(jìn)行；進(jìn)一步優(yōu)選的，惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?/p>

19、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中，純化方法為硅膠色譜柱純化。

20、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)中，單氨基取代β-環(huán)糊精為單(6-乙二胺基-6-去氧)β-環(huán)糊精。

21、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)中，單氨基取代β-環(huán)糊精的有機(jī)溶液的濃度0.1-0.5g/ml；其中所用有機(jī)溶劑為二氯甲烷，二甲亞砜，n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、丙酮、環(huán)戊酮或環(huán)己酮中的一種或兩種以上的組合。

22、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)中，nhs酯功能單體和單氨基取代β-環(huán)糊精的摩爾比為4-6:1。

23、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)中，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間為2-4天，反應(yīng)是于攪拌條件下進(jìn)行的。

24、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)中，純化方法如下：向反應(yīng)液中加入有機(jī)溶劑沉淀，然后經(jīng)有機(jī)溶劑洗滌、干燥得到二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體。優(yōu)選的，有機(jī)溶劑為二氯甲烷，二甲亞砜，n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、丙酮、環(huán)戊酮或環(huán)己酮中的一種或兩種以上的組合。

25、利用上述二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體制備凝膠薄膜的方法，包括步驟：

26、將二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體、聚合單體、引發(fā)劑充分分散于有機(jī)溶劑a中；經(jīng)熱固化或光固化、去除溶劑和未反應(yīng)單體，得到凝膠薄膜。

27、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，聚合單體為甲基丙烯酸-β-羥基乙酯(hema)、n,n-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯(ma)或甲基丙烯酸甲酯中的一種或兩種以上的組合。

28、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，二硫鍵介導(dǎo)β-環(huán)糊精單體與聚合單體質(zhì)量比為1:1-12，優(yōu)選為1:1.5-9。

29、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，有機(jī)溶劑a為n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或二甲基亞砜中的一種或兩種以上的組合；聚合單體和有機(jī)溶劑a的質(zhì)量比為0.1-2:1。

30、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈(aibn)、過氧化苯甲酰(bpo)或2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一種；引發(fā)劑的質(zhì)量為二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體和聚合單體總質(zhì)量的0.2％-1％。

31、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，熱固化溫度為60-100℃，熱固化時間為8-24h；所述光固化為在紫外光照射下固化4-8h。

32、根據(jù)本發(fā)明，二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體、聚合單體、引發(fā)劑需要充分分散于有機(jī)溶劑a中，否則無法得到高透光的完整凝膠薄膜。

33、本發(fā)明還提供一種凝膠薄膜，由上述方法制備得到。

34、本發(fā)明還提供上述凝膠薄膜的應(yīng)用，作為輸送載體應(yīng)用于負(fù)載并輸送疏水性藥物。

35、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，疏水性藥物為姜黃素。

36、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，應(yīng)用方法如下：將凝膠薄膜置于藥物溶液中室溫浸泡20-30h得到負(fù)載有藥物的凝膠薄膜。

37、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述凝膠薄膜作為眼部給藥載體以輸送疏水性藥物。

38、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述凝膠薄膜作為輸送載體應(yīng)用于負(fù)載并輸送疏水性藥物時，可在還原條件下實(shí)現(xiàn)藥物的響應(yīng)性完全釋放。優(yōu)選的，還原條件由還原型谷胱甘肽提供；進(jìn)一步優(yōu)選的，還原條件由還原型谷胱甘肽的pbs緩沖液提供。

39、本發(fā)明二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體的反應(yīng)路線示例如下：

40、

41、本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及有益效果如下：

42、1、本發(fā)明可聚合的二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體制備過程中，利用nhs酯功能單體和單胺基取代的β-cd發(fā)生親核取代反應(yīng)得到二硫鍵介導(dǎo)的β-cd環(huán)糊精單體。nhs酯功能單體在弱堿性體系中生成活性中間體；隨后單胺基取代的β-cd的氨基親核進(jìn)攻該中間體，形成酰胺結(jié)構(gòu)。本發(fā)明二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體的制備中，反應(yīng)活性高，易于操作，目標(biāo)產(chǎn)物收率和純度較高；本發(fā)明制備方法作為一個整體，各步驟、各條件共同作用實(shí)現(xiàn)二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體的高收率和高純度的制備。

43、2、本發(fā)明以含可聚合基團(tuán)的二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體、甲基丙烯酸-β-羥基乙酯(hema)等聚合單體、引發(fā)劑等為原料，經(jīng)熱固化或光固化得到二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精凝膠薄膜。本發(fā)明上述方法簡單，易于操作，步驟簡短，節(jié)能環(huán)保。

44、3、本發(fā)明所得到的凝膠薄膜具有良好的透光率，在630nm處仍保持約80％的透光率；并且由于β-cd的引入使得凝膠薄膜的應(yīng)力和應(yīng)變得到約1倍的提升，具有良好的抗拉伸性能。本發(fā)明中含可聚合的基團(tuán)的二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體的用量對于所得凝膠薄膜的透光率以及抗拉伸性能具有一定的影響，只有本發(fā)明用量的含可聚合的基團(tuán)的二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體，才能實(shí)現(xiàn)凝膠薄膜的高透光率和抗拉伸性能。

45、4、本發(fā)明將β-環(huán)糊精引入凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得凝膠對于難溶性藥物的負(fù)載能力得到極大的提升，并且不影響藥物療效，同時能夠穩(wěn)定藥物。由于二硫鍵的氧化還原特性，即二硫鍵可在還原條件下發(fā)生斷裂，使得與β-環(huán)糊精形成包涵體復(fù)合物的藥物可以在還原條件下響應(yīng)性釋放，解決了藥物與β-cd形成包涵復(fù)合物后可能發(fā)生的無法釋放或者釋放不完全的問題。本發(fā)明中含可聚合的基團(tuán)的二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體的用量對于所得凝膠薄膜的藥物負(fù)載能力以及藥物釋放性能具有一定的影響，只有本發(fā)明用量的含可聚合的基團(tuán)的二硫鍵介導(dǎo)的β-環(huán)糊精單體，才能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述效果。

46、5、本發(fā)明所得凝膠薄膜安全、具有良好的生物相容性，適于用作角膜接觸鏡材料，可用作眼部給藥載體以緩解眼部癥狀。