一種聚乙二醇水凝膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚乙二醇型水凝膠的制備方法，屬于水凝膠技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是以聚乙二醇為原料，通過與半胱氨酸酯化生成多巰基線性聚乙二醇酯，與檸檬酸酐在三氟甲基磺酸稀土催化下縮聚生成多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯然后將兩者混合經(jīng)巰基?雙鍵Michael加成反應制得水凝膠，在低溫下加入糖苷酶和酯酶，并且低溫保存，低溫抑制酶的活性，使水凝膠進入人體后，在人體溫度時酶產(chǎn)生高活性，使水凝膠水解，產(chǎn)生可以被人體吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝膠了的降解，并且本發(fā)明操作簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
【專利說明】
一種聚乙二醇水凝膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種聚乙二醇型水凝膠的制備方法，屬于水凝膠技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]實現(xiàn)藥物在人體病變部位的控制釋放是一種理想的治療疾病的方法。將藥物包埋或者鍵合到高分子載體上可以實現(xiàn)藥物的控制釋放。主要的高分子載體有高分子膠束、藥物/高分子共軛體、凝膠等。20世紀50年代末期，以硅橡膠、聚(醋酸乙烯酯)等高分子材料作為小分子藥物的載體，實現(xiàn)了藥物的持續(xù)平穩(wěn)釋放。但這些高分子材料不可降解，藥物釋放完成后，需要通過手術(shù)的方法移除這些這些載體，增加了病人的痛苦。隨后，70年代發(fā)展了以聚(丙交酯、已交酯)為代表的可降解高分子材料作為藥物載體，并發(fā)展出了促黃體生成激素釋放激素/PLGA微球用于治療婦女子宮內(nèi)膜異位癥，已得到美國食品與藥品管理局(FDA)批準，在臨床得到應用，其一次給藥，可以維持療效近一個月左右。但這類材料同樣面對需要通過手術(shù)才可將藥物載體植入人體的問題。可注射水凝膠材料因其獨特的無需對病人進行手術(shù)治療而且可在受傷部位形成復雜形狀，并強烈的粘附在肌體組織上的優(yōu)勢，在作為藥物傳遞載體和植入材料上成為過去幾十年的研究熱點。水凝膠是指親水或水溶性的高分子通過物理或化學的方法交聯(lián)成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、在吸水后仍能保持一定形狀的聚合物材料。近年來，有學者制備了 PLAG-PEG-PLGA三嵌段聚合物，通過溫度誘導此聚合物實現(xiàn)了溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了水凝膠的原位注射成型；但這種水凝膠是通過物理方法(如氫鍵、離子鍵、疏水相互作用)交聯(lián)得到的，力學強度低。通過化學鍵交聯(lián)得到的水凝膠通常需要交聯(lián)劑、催化劑等，如有學者利用“點擊化學”、光引發(fā)的自由基聚合等方法制備了水凝膠，但在制備過程中需要用到金屬催化劑、紫外光、引發(fā)劑等，這會對人體造成額外的傷害，且反應條件與人體生理條件差別較大，凝膠化反應過程中會有副產(chǎn)物生成，難以作為可注射凝膠使用。因此研究在人體生理條件下原位形成可注射的水凝膠體系不僅有較大的科學意義而且有實際的應用前景。
[0003]聚乙二醇(PEG)是通過美國食品與藥品管理局(FDA)認證的具有良好生物相容性的水溶性高分子，已被廣泛地應用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。商品化的聚乙二醇有各種不同的分子量，分子鏈兩端可以為不同基團，可以進行多種化學修飾，如同丙烯酸反應可使端基變?yōu)殡p鍵，雙鍵可以進行自由基聚合反應;同溴丙炔反應可使端基變?yōu)槿不?，端炔基可與疊氮發(fā)生“點擊反應”；同溴代異丁酰溴反應可轉(zhuǎn)變成引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)引發(fā)劑，進行“活性/可控”自由基聚合，因此被廣泛地應用于水凝膠的制備。有學者報道將星形聚乙二醇的端羥基修飾為巰基和雙鍵，利用Michael加成反應制備可注射水凝膠但星形聚乙二醇的合成條件苛刻難以工業(yè)化，價格昂貴，且需要進一步的化學修飾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前聚乙二醇的合成條件苛刻難以工業(yè)化，價格昂貴，且需要進一步的化學修飾，并且不可降解的問題，提供了一種聚乙二醇型水凝膠的制備方法，本發(fā)明是以聚乙二醇為原料，通過與半胱氨酸酯化生成多巰基線性聚乙二醇酯，與檸檬酸酐在三氟甲基磺酸稀土催化下縮聚生成多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯然后將兩者混合經(jīng)巰基-雙鍵Michael加成反應在制得水凝膠，在低溫下加入糖苷酶和酯酶，并且低溫保存，低溫抑制酶的活性，使水凝膠進入人體后，在人體溫度時酶產(chǎn)生高活性，使水凝膠水解，產(chǎn)生可以被人體吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝膠了的降解，并且本發(fā)明操作簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)分別稱取10?20g聚乙二醇和10?20g半胱氨酸加入到盛有200?300mL去離子水的500mL三口燒瓶中，向燒杯中加入5?1mL0.1mol/LNaOH，水浴控制溫度為55?65°C，攪拌反應3?5h，得到多巰基線性聚乙二醇型酯，備用；
(2)分別稱取10?20g聚乙二醇和10?20g檸檬酸酐加入到盛有200?300mL去離子水的100mL三口燒瓶中，向燒瓶中以I?2L/min的速度通入氮氣，同時向燒杯中加入0.1?0.2g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制溫度為55?650C，攪拌反應3?5h，得到多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯；
(3)將上述步驟(I)備用的多巰基線性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯中，用180?200W超聲波超聲20?30min，得到分散液，向分散液中加入100?200mLpH為7.2?7.4的檸檬酸鹽緩沖溶液，水浴控制溫度在36?38°C，攪拌4?6h，得到聚乙二醇型水凝膠乳液；
(4)將上述水凝膠乳液過濾，得凝膠，將凝膠用去離子水洗滌3?5次，然后將凝膠加入到100?200mL去離子水中，攪拌20?30min，得到聚乙二醇型水凝膠乳液；
(5)向上述水凝膠中依次加入0.2?0.3g糖苷酶、0.2?0.3g酯酶，水浴控制溫度在10?15°C，攪拌2?3h，得到聚乙二醇型水凝膠，于10?15°C低溫保存。
[0006]本發(fā)明的應用的方法:分別稱取I?3g本發(fā)明制備得到的聚乙二醇型水凝膠與0.1?0.3g核黃素混合得到可注射型聚乙二醇型水凝膠，將聚乙二醇型水凝膠注射到皮膚的患病部位，每天注射2?3次，注射5?7天，可痊愈。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明利用糖苷酶和酯酶，并且低溫保存，低溫抑制酶的活性，使水凝膠進入人體后，在人體溫度時酶產(chǎn)生高活性，使水凝膠水解，產(chǎn)生可以被人體吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝膠了的降解；
(2)本發(fā)明操作簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
【具體實施方式】
[0008]首先分別稱取10?20g聚乙二醇和10?20g半胱氨酸加入到盛有200?300mL去離子水的500mL三口燒瓶中，向燒杯中加入5?1mL0.1mol/LNaOH，水浴控制溫度為55?65°C，攪拌反應3?5h，得到多巰基線性聚乙二醇型酯，備用；分別稱取10?20g聚乙二醇和10?20g檸檬酸酐加入到盛有200?300mL去離子水的100mL三口燒瓶中，向燒瓶中以I?2L/min的速度通入氮氣，同時向燒杯中加入0.1?0.2g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制溫度為55?65°C，攪拌反應3?5h，得到多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯；將上述備用的多巰基線性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯中，用180?200W超聲波超聲20?30min，得到分散液，向分散液中加入100?200mLpH為7.2?7.4的檸檬酸鹽緩沖溶液，水浴控制溫度在36?38°C，攪拌4?6h，得到聚乙二醇型水凝膠乳液;將上述水凝膠乳液過濾，得凝膠，將凝膠用去離子水洗滌3?5次，然后將凝膠加入到100?200mL去離子水中，攪拌20?30min，得到聚乙二醇型水凝膠乳液；向上述水凝膠中依次加入0.2?0.3g糖苷酶、0.2?0.3g酯酶，水浴控制溫度在10?15°C，攪拌2?3h，得到聚乙二醇型水凝膠，于10?15°C低溫保存。
[0009]實例I
首先分別稱取1g聚乙二醇和1g半胱氨酸加入到盛有200mL去離子水的500mL三口燒瓶中，向燒杯中加入5mL0.1mol/LNaOH，水浴控制溫度為55°C，攪拌反應3h，得到多巰基線性聚乙二醇型酯，備用；分別稱取1g聚乙二醇和1g檸檬酸酐加入到盛有200mL去離子水的I OOOmL三口燒瓶中，向燒瓶中以lL/min的速度通入氮氣，同時向燒杯中加入0.1 g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制溫度為55 °C，攪拌反應3h，得到多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯；將上述備用的多巰基線性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯中，用180W超聲波超聲20min，得到分散液，向分散液中加入10mLpH為7.2的檸檬酸鹽緩沖溶液，水浴控制溫度在36 V，攪拌4h，得到聚乙二醇型水凝膠乳液將上述水凝膠乳液過濾，得凝膠，將凝膠用去離子水洗滌3次，然后將凝膠加入到10mL去離子水中，攪拌20min，得到聚乙二醇型水凝膠乳液；向上述水凝膠中依次加入0.2g糖苷酶、0.2g酯酶，水浴控制溫度在10°C，攪拌2h，得到聚乙二醇型水凝膠，于10°C低溫保存。
[0010]分別稱取Ig本發(fā)明制備得到的聚乙二醇型水凝膠與0.1g核黃素混合得到可注射型聚乙二醇型水凝膠，將聚乙二醇型水凝膠注射到皮膚的患病部位，每天注射2次，注射7天，可痊愈;本發(fā)明利用糖苷酶和酯酶，并且低溫保存，低溫抑制酶的活性，使水凝膠進入人體后，在人體溫度時酶產(chǎn)生高活性，使水凝膠水解，產(chǎn)生可以被人體吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝膠了的降解;本發(fā)明操作簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
[0011]實例2
首先分別稱取15g聚乙二醇和15g半胱氨酸加入到盛有250mL去離子水的500mL三口燒瓶中，向燒杯中加入8mL0.1mol/LNaOH，水浴控制溫度為60°C，攪拌反應4h，得到多巰基線性聚乙二醇型酯，備用；分別稱取15g聚乙二醇和15g檸檬酸酐加入到盛有250mL去離子水的100mL三口燒瓶中，向燒瓶中以1.5L/min的速度通入氮氣，同時向燒杯中加入0.15g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制溫度為60 0C，攪拌反應4h，得到多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯；將上述備用的多巰基線性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯中，用180?200￥超聲波超聲2511^11，得到分散液，向分散液中加入1501111^!1為7.3的檸檬酸鹽緩沖溶液，水浴控制溫度在37 V，攪拌5h，得到聚乙二醇型水凝膠乳液;將上述水凝膠乳液過濾，得凝膠，將凝膠用去離子水洗滌4次，然后將凝膠加入到150mL去離子水中，攪拌25min，得到聚乙二醇型水凝膠乳液；向上述水凝膠中依次加入0.25g糖苷酶、0.25g酯酶，水浴控制溫度在13°C，攪拌2.5h，得到聚乙二醇型水凝膠，于13°C低溫保存。
[0012]分別稱取2g本發(fā)明制備得到的聚乙二醇型水凝膠與0.2g核黃素混合得到可注射型聚乙二醇型水凝膠，將聚乙二醇型水凝膠注射到皮膚的患病部位，每天注射23次，注射6天，可痊愈;本發(fā)明利用糖苷酶和酯酶，并且低溫保存，低溫抑制酶的活性，使水凝膠進入人體后，在人體溫度時酶產(chǎn)生高活性，使水凝膠水解，產(chǎn)生可以被人體吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝膠了的降解;本發(fā)明操作簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
[0013]實例3
首先分別稱取20g聚乙二醇和20g半胱氨酸加入到盛有300mL去離子水的500mL三口燒瓶中，向燒杯中加入1mL0.1mol/LNaOH，水浴控制溫度為65°C，攪拌反應5h，得到多巰基線性聚乙二醇型酯，備用;分別稱取20g聚乙二醇和20g檸檬酸酐加入到盛有300mL去離子水的I OOOmL三口燒瓶中，向燒瓶中以2L/min的速度通入氮氣，同時向燒杯中加入0.2g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制溫度為65 °C，攪拌反應5h，得到多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯；將上述備用的多巰基線性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯中，用200W超聲波超聲30min，得到分散液，向分散液中加入200mLpH為7.4的檸檬酸鹽緩沖溶液，水浴控制溫度在38°C，攪拌6h，得到聚乙二醇型水凝膠乳液;將上述水凝膠乳液過濾，得凝膠，將凝膠用去離子水洗滌5次，然后將凝膠加入到200mL去離子水中，攪拌30min，得到聚乙二醇型水凝膠乳液；向上述水凝膠中依次加入0.3g糖苷酶、0.3g酯酶，水浴控制溫度在15°C，攪拌3h，得到聚乙二醇型水凝膠，于15 °C低溫保存。
[0014]分別稱取3g本發(fā)明制備得到的聚乙二醇型水凝膠與0.3g核黃素混合得到可注射型聚乙二醇型水凝膠，將聚乙二醇型水凝膠注射到皮膚的患病部位，每天注射3次，注射5天，可痊愈;本發(fā)明利用糖苷酶和酯酶，并且低溫保存，低溫抑制酶的活性，使水凝膠進入人體后，在人體溫度時酶產(chǎn)生高活性，使水凝膠水解，產(chǎn)生可以被人體吸收或可降解的分子，酶的加入加速水凝膠了的降解;本發(fā)明操作簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
【主權(quán)項】
1.一種聚乙二醇型水凝膠的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)分別稱取10?20g聚乙二醇和10?20g半胱氨酸加入到盛有200?300mL去離子水的500mL三口燒瓶中，向燒杯中加入5?1mL0.1mol/LNaOH，水浴控制溫度為55?65°C，攪拌反應3?5h，得到多巰基線性聚乙二醇型酯，備用； (2)分別稱取10?20g聚乙二醇和10?20g檸檬酸酐加入到盛有200?300mL去離子水的100mL三口燒瓶中，向燒瓶中以I?2L/min的速度通入氮氣，同時向燒杯中加入0.1?0.2g三氟甲基磺酸稀土，水浴控制溫度為55?650C，攪拌反應3?5h，得到多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯； (3)將上述步驟(I)備用的多巰基線性聚乙二醇型聚醚酯加入到上述多雙鍵線性聚乙二醇型聚醚酯中，用180?200W超聲波超聲20?30min，得到分散液，向分散液中加入100?200mLpH為7.2?7.4的檸檬酸鹽緩沖溶液，水浴控制溫度在36?38°C，攪拌4?6h，得到聚乙二醇型水凝膠乳液； (4)將上述水凝膠乳液過濾，得凝膠，將凝膠用去離子水洗滌3?5次，然后將凝膠加入到100?200mL去離子水中，攪拌20?30min，得到聚乙二醇型水凝膠乳液； (5)向上述水凝膠中依次加入0.2?0.3g糖苷酶、0.2?0.3g酯酶，水浴控制溫度在10?15°C，攪拌2?3h，得到聚乙二醇型水凝膠，于10?15°C低溫保存。
【文檔編號】C08G81/00GK105949455SQ201610306233
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】周榮, 孟浩影
【申請人】周榮