CN101053661A - 川芎嗪衍生物改性丝素蛋白纤维抗凝血材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了三种川芎嗪衍生物2，5－二丙烯酰氧亚甲基－3，6－二甲基吡嗪，2－丙烯酰氧亚甲基－5－羟甲基－3，6－二甲基吡嗪和2－丙烯酰氧亚甲基－3，5，6－三甲基吡嗪，以及接枝聚合在丝素蛋白纤维表面得到三种川芎嗪改性丝素蛋白纤维的抗凝血材料。本发明还提供了川芎嗪衍生物的合成及其川芎嗪衍生物改性丝素蛋白纤维抗凝血材料的制备方法。将川芎嗪侧链转化成带有双键活性基团的川芎嗪衍生物通过自由基引发接枝聚合在丝素纤维表面。提高了目前应用于生物医用材料领域的丝素蛋白的抗凝血活性，拓宽了丝素蛋白的应用范围。

Description

川芎嗪衍生物改性丝素蛋白纤维抗凝血材料及其制备方法
技术领域
本发明是关于中草药有效成分川芎嗪的三种衍生物改性聚合物丝素蛋白纤维及其制备方法的研究，涉及生物医用材料领域。
背景技术
丝素蛋白为天然高分子材料，是蚕丝的主要成分。由于其具有良好的生物相容性而广泛用于酶固定化技术，细胞培养基质，人工皮肤，药物缓释材料等生物医用材料领域。但是未经改性的丝素蛋白不能满足直接与血液接触环境的要求。中草药是中华文化的瑰宝，其应用已有几千年历史。临床治疗及药理研究表明活血化淤中草药川芎的有效成分川芎嗪具有抗血小板聚集，溶栓，扩张血管和消炎抗菌等多种药理作用。张幼珠等人(参见“中药丝素膜的研制及其性能[J]”丝绸1999年第8期，作者：张幼珠，霍锦等[1])以丝素为基材，利用我国具有悠久历史的医药宝库——中草药制备的中药丝素膜具有良好的强伸度、柔软性、透水透气性，还能有效地将药物从膜中先快后慢地释放出来，它兼有常规中药涂敷创面的杀菌生肌作用和创面覆盖材料保护创面的作用。在无引发剂的条件下用川芎嗪衍生物对丝素蛋白纤维进行化学改性尚未见报道。
发明内容
本发明针对目前临床医学遇到的一些特殊条件下与血液接触材料存在的凝血问题，提出活血化淤中草药有效成分作为抗凝剂对材料表面进行改性的方法，以广泛应用于生物医用领域的丝素蛋白为基材，提供了三种新型的川芎嗪衍生物，以及将它们接枝聚合在丝素蛋白纤维表面的得到的新型抗凝血材料，提高了丝素蛋白纤维的血液相容性，拓宽了丝素蛋白的应用范围。
本发明所提供技术方案的确定是根据川芎嗪的生物活性取决于其母核结构的特点，选择川芎嗪侧链作为与聚合物表面的结合位点。技术方案如下：
川芎嗪衍生物改性丝素蛋白抗凝血材料的制备特征在于：川芎嗪侧链官能团化得到的三种川芎嗪衍生物2，5-二丙烯酰氧亚甲基-3，6-二甲基吡嗪(PZOE2)，2-丙烯酰氧亚甲基-5-羟甲基-3，6-二甲基吡嗪(PZOHOE)和2-丙烯酰氧亚甲基-3，5，6-三甲基吡嗪(PZOE)分别通过无引发剂的自由基聚合接枝在丝素纤维表面。红外特征吸收为1731cm-1(C＝O)可确定为酯基。
川芎嗪衍生物改性丝素蛋白纤维的制备方法的反应步骤如下：
(4)将蚕丝脱胶并用丙酮抽提12小时处理后得到丝素蛋白纤维；
(5)2，5-二羟甲基-3，6-二甲基吡嗪(TMPD2)和2-羟甲基-3，5，6-三甲基吡嗪(TMPD1)通过和丙烯酰氯的酯化反应将双键引入川芎嗪的侧链；
(6)将得到的三种不同的川芎嗪衍生物分别在无引发剂的减压体系中接枝聚合在丝素蛋白纤维表面，以获得具有抗凝血的丝素蛋白纤维。
合成路线为：
(1)2，5-二丙烯酰氧亚甲基-3，6-二甲基吡嗪(PZOE2)的合成
Figure A20061007220400061
(2)2-丙烯酰氧亚甲基-5-羟甲基-3，6-二甲基吡嗪(PZOHOE)的合成
Figure A20061007220400062
(3)2-丙烯酰氧亚甲基-3，5，6-三甲基吡嗪(PZOE)的合成
Figure A20061007220400063
R分别为PZOE2，PZOHOE和PZOE
中草药改性丝素蛋白材料是一类新型抗凝血材料。它的优点是利用中草药毒副作用小，对人体具有双向调节作用等特点，在不影响丝素蛋白生物相容性的前提下改善其抗凝血性能及其它性能，拓宽了丝素蛋白在生物医用材料领域的应用范围。
具体实施方式
下面以制备例对本发明作进一步说明。
制备例一
(1)2，5-二丙烯酰氧亚甲基-3，6-二甲基吡嗪(PZOE2)的制备
按文献(参见参见中国专利，申请号200410042876.9[2])合成2，5-二羟甲基-3，6-二甲基吡嗪(TMPD2)，熔点为76~83℃。然后在100ml圆底烧瓶中，将1.23g TMPD2溶于15mlDMF和1.36ml吡啶的混合溶液中，1.2ml丙烯酰氯溶于15mlDMF，由恒压漏斗向下滴加到烧瓶中，一小时滴加完，继续反应24小时，静置48小时。过滤后，将反应液倒入大量冰乙醚中，出现淡黄色沉淀，离心后收集沉淀，得到橘红色物质。在室温下将剩余乙醚挥发干净。得到2，5-二丙烯酰氧亚甲基-3，6-二甲基吡嗪，FTIR(KBr)：1731cm-1(C＝O，酯羰基)，1489cm-1(-N＝C-，吡嗪环)，在1172cm-1(C-O-C)。.
(2)丝素蛋白纤维的制备
蚕丝在1％NaHCO3溶液中煮沸去胶，用去离子水洗涤数次并用丙酮抽提12小时，以去除蚕丝中的蜡质物，室温真空干燥72小时，获得丝素蛋白纤维。
(3)丝素蛋白纤维的化学改性
0.067克丝素加入含2，5-二丙烯酰氧亚甲基-3，6-二甲基吡嗪的6ml二氧六环和6ml水体积比是1∶1的混合液中，真空条件下密封，置于水浴85℃，反应3小时。取出丝素蛋白纤维，用丙酮抽提24小时，以除去吸附在表面的2，5-二丙烯酰氧亚甲基-3，6-二甲基吡嗪，及其均聚物，室温真空干燥。通过控制反应条件，可以得到不同接枝率的丝素纤维，ATR-FTIR：1729~1732cm1是酯羰基的吸收峰，1619~1632cm1是酰胺I的特征吸收峰，1512~1513cm-1是酰胺II的特征吸收峰，1216~1226cm1是酰胺III的特征吸收峰。
接枝率＝[(W-W0)/W0]*100％W0，W分别是丝素蛋白纤维接枝前后的重量。
(4)材料的抗凝血性评价
采用四通道半自动凝血仪(美国Coag-A-Mate XM)测定凝血酶时间(TT)和部分凝血活酶时间(APTT)对样品进行体外抗凝血性能评价。取自健康人体血浆作为对照组。分别测定0.5mg纯丝素蛋白纤维和具有不同接枝率的2，5-二丙烯酰氧亚甲基-3，6-二甲基吡嗪(PZOE2)的接枝丝素蛋白纤维的APTT。
    样品   空白血浆 纯丝素蛋白纤维 PZOE2接枝丝素蛋白纤维(接枝率63.6％) PZOE2接枝丝素蛋白纤维(接枝率149％)
    APTT   35.1 37.2 41.2 50.9
制备例二
(1)2-丙烯酰氧亚甲基-5-羟甲基-3，6-二甲基吡嗪(PZOHOE)的制备
在100ml圆底烧瓶中将1.23g TMPD2溶于15mlDMF和0.7ml吡啶的混合溶液中，0.7ml丙烯酰氯溶于15mlDMF，由恒压漏斗向下滴加到烧瓶中，一小时滴加完，继续反应24小时，静置48小时。过滤后，将反应液倒入大量冰乙醚中，出现淡黄色沉淀，离心后收集沉淀，得到橘红色物质。在室温下将剩余乙醚挥发干净。得到2-丙烯酰氧亚甲基-5-羟甲基-3，6-二甲基吡嗪，FTIR(KBr)：1735cm-1(C＝O，酯羰基)，1489cm-1(-N＝C-，吡嗪环)，在1172cm-1(C-O-C)。
(2)丝素蛋白纤维的制备。
重复制备例1的步骤
(3)丝素蛋白纤维的化学改性
制备方法同例一，不同的是将反应物换为2-丙烯酰氧亚甲基-5-羟甲基-3，6-二甲基吡嗪，通过控制反应条件，得到不同接枝率的丝素纤维，ATR-FTIR：1729~1732cm1是酯羰基的吸收峰，1619~1632cm1是酰胺I的特征吸收峰，1512~1513cm1是酰胺II的特征吸收峰，1216~1226cm1是酰胺III的特征吸收峰。
(4)材料的抗凝血性评价
实验方法同制备例一，分别测定0.5mg纯丝素蛋白纤维和2-丙烯酰氧亚甲基-5-羟甲基-3，6-二甲基吡嗪(PZOHOE)的接枝丝素蛋白纤维的APTT。
    样品   空白血浆 纯丝素蛋白纤维 PZOHOE接枝丝素蛋白纤维(接枝76.1％)
    APTT   35.1 37.2 45.9
制备例三
(1)2-丙烯酰氧亚甲基-3，5，6-三甲基吡嗪(PZOE)的制备
按文献(参见“川芎嗪的结构修饰及其抗凝血性研究”北京理工大学硕士学位论文(2004)：作者：夏承建[3])合成2-羟甲基-3，5，6-三甲基吡嗪(TMPD1)，熔点70~72℃。将0.91g TMPD1溶于11.5mlDMF和0.485ml吡啶的混合溶液中，0.487ml丙烯酰氯溶于11.5mlDMF，由恒压漏斗向下滴加到烧瓶中，；一小时滴加完，继续反应24h，静置48h。过滤后，将反应液倒入大量冰乙醚中，出现淡黄色沉淀，离心后收集沉淀，得到橘红色物质。在室温下将剩余乙醚挥发干净。得到2-丙烯酸甲酯基-5-羟甲基-3，6-二甲基吡嗪，FTIR(KBr)：1731cm-1(C＝O，酯羰基)，1489cm-1(-N＝C-，吡嗪环)，在1174cm-1(C-O-C)。
(2)丝素蛋白纤维的制备
重复制备例1的步骤。
(3)丝素蛋白纤维的化学改性
制备方法同例一，不同的是将反应物换为2-丙烯酰氧亚甲基-3，5，6-三甲基吡嗪，通过控制反应条件，得到不同接枝率的丝素纤维，ATR-FTIR：1729～1732cm-1是酯羰基的吸收峰，1619～1632cm-1是酰胺I的特征吸收峰，1512～1513cm-1是酰胺II的特征吸收峰，1216～1226cm-1是酰胺III的特征吸收峰。
(4)材料的抗凝血性评价
实验方法同制备例一，分别测定0.5mg纯丝素蛋白纤维和2-丙烯酰氧亚甲基-3，5，6-三甲基吡嗪(PZOE)的接枝丝素蛋白纤维的APTT和TT。
    样品   空白血浆 纯丝素蛋白纤维 PZOE接枝丝素蛋白纤维(接枝率31.7％)
    APTT   35.1 37.2 35.4

Claims (4)

1.本发明公开了三种川芎嗪衍生物2，5-二丙烯酰氧亚甲基-3，6-二甲基吡嗪，2-丙烯酰氧亚甲基-5-羟甲基-3，6-二甲基吡嗪和2-丙烯酰氧亚甲基-3，5，6-三甲基吡嗪，以及接枝聚合在丝素蛋白纤维表面得到三种川芎嗪改性丝素蛋白纤维抗凝血材料。结构式如下：
Figure A2006100722040002C1
2.中草药有效成分川芎嗪的衍生物改性聚合物丝素蛋白纤维的制备特征在于三种川芎嗪衍生物分别通过无引发剂的自由基聚合接枝在丝素蛋白纤维表面。
3.根据权利要求1所述：接枝后的丝素蛋白纤维，ATR-FTIR：1729～1732cm-1是酯羰基的吸收峰，1619～1632cm-1是酰胺I的特征吸收峰，1512～1513cm-1是酰胺II的特征吸收峰，1216～1226cm-1是酰胺III的特征吸收峰。
4.根据权利要求2所述，川芎嗪衍生物改性丝素蛋白纤维的制备方法的反应步骤如下：
(1)将蚕丝脱胶并用丙酮抽提处理12小时后得到丝素蛋白纤维；
(2)2，5-二羟甲基-3，6-二甲基吡嗪和2-羟甲基-3，5，6-三甲基吡嗪通过和丙烯酰氯的酯化反应将双键引入川芎嗪的侧链；三种川芎嗪衍生物的后处理是向冷却的无水乙醚中滴加，直至有得到淡黄色沉淀产生，离心后收集沉淀，并在室温下将剩余乙醚挥发干净。
(3)将得到的三种不同的川芎嗪衍生物分别在水和二氧六环体积比为1∶1的混合溶剂中，水浴85℃，在无引发剂的真空体系中反应3小时，接枝聚合在丝素蛋白纤维表面，以获得具有抗凝血性能的不同接枝率的丝素蛋白纤维。
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