CN101177487B - 温敏性可生物降解聚酸酐共聚物及其水凝胶体系和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种其水溶液具有温敏原位凝胶性质的可生物降解聚酸酐共聚物和这种聚酸酐共聚物的温敏水凝胶体系及其应用。可生物降解聚酸酐共聚物是由聚乙二醇(B)为亲水嵌段，可降解聚酸酐(A)为疏水嵌段组成的BAB、ABA或(AB)_n型两亲性嵌段共聚物，其中n在1～50之间。聚乙二醇嵌段的质量含量为20％至70％，聚酸酐嵌段的质量含量为30％至80％，本发明中提出的两亲性嵌段共聚物能够在体内生物降解，降解产物无毒无害，是一类新型的人工合成的高分子温敏水凝胶材料，操作简单方便，可为药物的注射定位给药制剂和药物的控制释放提供适宜的给药系统和给药方法，也可为酶固定、细胞培养、组织工程等提供凝胶基质和有效手段。

Description

温敏性可生物降解聚酸酐共聚物及其水凝胶体系和应用

技术领域

本发明属于高分子材料及其应用技术领域，特别涉及一种温敏性可生物降解聚酸酐共聚物及其水凝胶体系和应用。

技术背景

原位凝胶(in situ gel)是指一类高分子材料的溶液体系，该体系因温度、离子强度或pH等环境条件的改变而自发地发生相转变，由流动状态转变为半固体的凝胶状态。聚合物水溶液或水状液原位凝胶体系具有亲水性三维网络结构、良好的组织相容性、药物负载和良好的控制释药性能，同时，独特的溶液-凝胶转变性质使其具有制备简单、使用方便、与用药部位特别是黏膜组织亲和力强、滞留时间长等优点，因此，原位凝胶给药系统已成为药剂学领域的一个研究热点。具有两亲性嵌段结构的聚合物温敏原位凝胶受到了重视，目前报道的仅限于两种类型，一是泊洛沙姆(poloxamer)，即聚氧乙烯(PEO)和聚氧丙烯(PPO)嵌段共聚物，即PEO-PPO-PEO；二是以聚乙二醇(PEG)为亲水段，可降解聚酯为疏水段的两亲性嵌段共聚物。美国MacroMed Inc公司的专利US5702717、US6004573、US6117949、US6201072、US7018645、US2003003074、US200276431和US2006034889相继公开了关于聚酯-聚乙二醇-聚酯、聚乙二醇-聚酯-聚乙二醇、及聚酯-聚乙二醇形成的多嵌段共聚物的温敏原位水凝胶及相关制剂组合物，其中聚酯嵌段为聚羟基酸及羟基酸共聚物和聚乙二醇碳酸酯，聚羟基酸包括乳酸、羟基乙酸、羟基丁酸、己内酯、丁内酯、戊内酯、羟基丁二酸的均聚物，乳酸-羟基丁酸共聚物、己内酯-乳酸-羟基丁酸共聚物。US2004185104公开的是两种及以上的上述嵌段共聚物混合用于原位凝胶给药系统。US2002076441、US6287588，US2002015737公开了关于PLGA-PEG-PLGA原位凝胶与载药微粒组成的给药系统。US2003228366和US2004001872公开了分子量在150～1100的PEG及其衍生物与上述嵌段共聚物的共混体系，目的是促进嵌段共聚物在水中的分散和冻干再分散性能。US2003068377是在上述原位凝胶体系中加入可生物降解的疏水性聚酯低聚物，目的是促进疏水性药物在凝胶中的溶解和分散。

美国Amgen Inc公司专利EP1091761，WO200038651，US6451346，US2003099709报道了采用PLGA-PEG，PLGA-PEG-PLGA两亲性聚合物原位凝胶的药物制剂及端羧基的PLGA-PEG或PLGA-PEG-PLGA pH/温敏双重敏感的原位水凝胶及其在制剂中的应用。PEG段分子量为200～2000，PLGA分子量400～5000，PEG含量大于50％。WO200141735公开的是PLGA-pluronics-PLGA三嵌段共聚物原位温敏凝胶，其中pluronics是聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物；WO200226215公开的是聚乙二醇嵌段形成的主链上接枝可生物降解聚酯(聚羟基酸、聚己内酯及其共聚物)，可形成温敏原位凝胶。而以聚酸酐为疏水段的嵌段共聚物原位凝胶材料尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种其水溶液具有温敏原位凝胶性质的可生物降解聚酸酐共聚物、该聚酸酐共聚物在水介质中形成的温敏水凝胶及其应用，所具有的随温度变化从溶液到凝胶相互转变的原位凝胶性质，具有广泛的应用。

本发明的一种温敏性可生物降解聚酸酐共聚物，是由聚乙二醇嵌段B与聚酸酐嵌段A组成的BAB、ABA或(AB)_n型的两亲性嵌段共聚物，其中n在1～50之间。

本发明的一种温敏性可生物降解聚酸酐共聚物中，所述的聚乙二醇嵌段的质量含量为20％至70％，聚酸酐嵌段的质量含量为30％至80％，聚乙二醇嵌段的平均相对分子质量为200至30000，聚酸酐嵌段的平均相对分子质量为200至30000。

所述的聚酸酐嵌段是：

二元酸的均聚物或共聚物，其中二元酸选自脂肪族二元酸、芳香族二元酸或脂肪

-芳香二元酸；

或聚酸酐嵌段是由D-乳酸、L-乳酸、D，L-乳酸、乙醇酸、3-羟基丁酸、羟基己酸、羟基戊酸或己内酯与二元酸的共聚物；

或聚酸酐嵌段是由β-丙氨酸，γ-氨基丁酸、亮氨酸或缬氨酸与二元酸的共聚物；

或聚酸酐嵌段是由平均相对分子质量为100至1000的聚环氧丙烷二醇或聚四氢呋喃二醇与二元酸的共聚物。

所述的二元酸选自富马酸、己二酸、癸二酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十八碳二元酸、双(对羧基苯氧基)甲烷、1，3-双(对羧基苯氧基)丙烷、1，3-双(对羧基苯氧基)己烷、对羧基苯氧基乙酸、对羧基苯氧基正戊酸或对羧基苯氧基正壬酸。

所述的聚乙二醇嵌段来自于聚乙二醇、单封端的聚乙二醇和单封端的环氧乙烷与环氧丙烷共聚物，以及含有聚乙二醇嵌段的聚合物二元醇或单元醇。单封端的聚乙二醇包括聚乙二醇单烷基醚、聚乙二醇单烷基酯等单封端的聚乙二醇衍生物，单封端的环氧乙烷与环氧丙烷共聚物包括烷基醚或烷基酯单封端的环氧乙烷与环氧丙烷共聚物，聚乙二醇、聚乙二醇单烷基醚、聚氧乙烯与聚氧丙烯嵌段共聚物以及含有聚乙二醇嵌段的聚合物二元醇或单元醇。

本发明中所述的聚酸酐共聚物是聚乙二醇嵌段(B)与聚酸酐嵌段(A)组成的BAB型嵌段共聚物，其中聚酸酐是D-乳酸、L-乳酸、D，L-乳酸、乙醇酸、3-羟基丁酸、羟基己酸、羟基戊酸或己内酯与二元酸的共聚物，其中，聚乙二醇嵌段的平均相对分子质量为500至10000，聚酸酐嵌段的平均相对分子质量为500至30000。

本发明的一种温敏性可生物降解聚酸酐共聚物的水凝胶体系，该水凝胶体系在0～80℃之间随温度变化具有溶液-凝胶相互转变的性质；水凝胶体系中聚酸酐共聚物含量为1％～60％，水的含量不少于20％。

上述的一种温敏性可生物降解聚酸酐共聚物的水凝胶体系是将聚酸酐共聚物均匀分散或溶解到水介质中，形成的聚酸酐共聚物的流动状态的水状液体系，再通过温度变化形成不流动的凝胶状态。

所述的水介质是含水的液态体系，是纯水，生理盐水、有机或无机物的水溶液、水乳液或水分散液，组织液，血液、动物或人体的体液。

本发明的一种温敏性可生物降解聚酸酐共聚物的水凝胶体系的应用，其特征是所述水凝胶体系与药物、蛋白质、多肽、多糖、酶、细胞组合形成液体状态组合物，通过温度变化形成凝胶，用于控制药物、酶及所含物质的释放，或细胞、酶的固定、培养。

本发明中的“温敏性可生物降解聚酸酐共聚物”，其“温敏性”是指该可生物降解聚酸酐共聚物的水溶液具有随温度变化发生溶液-凝胶转变性质。

本发明中的“原位凝胶”指具有随温度变化发生溶液-凝胶转变性质的聚合物水溶液或水状液，所述的“溶液”代表可流动的液体。

本发明中的“水凝胶体系”通指含有聚酸酐共聚物和水的体系，可以是液体或凝胶状态，该体系具有随温度变化发生溶液-凝胶或凝胶-溶液相互转变的性质，即至少存在一个临界溶液-凝胶转变温度。该水凝胶中除了聚酸酐共聚物和水之外，还可以含有其它物质，如盐、药物、酶、细胞等。

上述的可生物降解聚酸酐共聚物温敏水凝胶体系，其特征是在不同温度下分别以可流动的液体状态和凝胶态存在，随体系或环境温度的变化发生由液态到凝胶态或由凝胶态到液态的转变。

上述水凝胶的制备是首先把聚酸酐共聚物均匀分散或溶解到水介质中，形成聚酸酐共聚物的水状液体系，再通过温度变化形成不流动的凝胶状态。

本发明中，可生物降解聚酸酐共聚物温敏水凝胶体系的溶液-凝胶转变温度及凝胶性质与嵌段共聚物的分子结构、相对分子质量、共聚物浓度及水凝胶体系中所含的其它物质如盐、药物、大分子物质等有关系，可以通过调节上述结构因素、共聚物浓度和水介质组成，调节水凝胶体系的溶液-凝胶转变温度和凝胶强度。较大分子量的聚酸酐共聚物，在较低含量下(如1％的水溶液)就具有溶液-凝胶转变性质，但凝胶强度较弱。一般来讲，浓度越大，分子量越高，越易形成凝胶且强度较大。

本发明中，两亲性嵌段共聚物在体内的降解速度可以通过聚酸酐的种类和化学组成以及链段的长短等因素来调节。

本发明中提出的两亲性嵌段共聚物可以与其它原位凝胶材料如泊洛沙姆、聚乳酸与聚乙二醇嵌段共聚物、聚己内酯与聚乙二醇嵌段共聚物等混合应用，制备组合聚合物原位凝胶，以调节药物的释放速率及凝胶温度。

本发明中提出的两亲性嵌段共聚物能够在体内生物降解，降解产物无毒无害，其水凝胶具有吸水性、通透性和生物相容性，是一类新型的人工合成的高分子温敏水凝胶材料，操作简单方便，具有广泛的生物医学和其它方面的用途。可为药物的注射定位给药制剂和药物的控制释放提供适宜的给药系统和给药方法，也可为酶固定、细胞培养、组织工程等提供凝胶基质和有效手段，以及为食品、保健品等领域的各种水溶液或水状液体系的凝胶化提供适宜的材料和技术。

附图说明

图1：是按实施例1制备的聚酸酐共聚物BAB-S1的红外谱图。

图2：是按实施例1制备的聚酸酐共聚物BAB-S1的核磁共振谱图。

图3：是按实施例54方法制备的聚酸酐共聚物BAB-S1水凝胶体系的溶液-凝胶转变相图。

图4：是按实施例62方法制备的20％浓度的聚酸酐共聚物BAB-S1水凝胶体系对负载的5-氟尿嘧啶(初始含量为3％)的控制释放曲线。

具体实施方式

下面再以实施例对本发明进一步加以说明。

实施例1：

原料：癸二酸、D，L-乳酸、相对分子质量为5000的聚乙二醇单甲醚(MPEG 5000)

将乙酸酐与癸二酸按10∶1(体积/质量，ml/g)的比例加入到反应容器中，在140℃回流40min，然后在减压条件下蒸出乙酸酐及生成的乙酸，加入甲苯溶解并冷却重结晶，用大量体积比为1∶1的乙醚、石油醚混合溶剂洗涤，室温真空干燥48h得到聚癸二酸酐的预聚物；将摩尔比为1∶1.5的聚癸二酸酐预聚物与D，L-乳酸加入反应容器中，在140℃、0.1MPa真空度下反应60min，加入乙酸酐，回流40min，减压蒸出乙酸酐及生成的乙酸，加入甲苯溶解并冷却重结晶，用乙醚、石油醚混合溶剂洗涤，室温真空干燥得到聚酯酸酐预聚物；将质量比为1∶1的聚酯酸酐预聚物与MPEG5000加入反应容器，在0.1Mpa真空度、100至180℃下反应1hr后，加入三氯甲烷溶解产物，在乙醚中沉析，离心分离或减压抽虑，并用乙醚洗涤，沉淀物在室温真空干燥得到BAB型聚乙二醇/聚酸酐三嵌段共聚物BAB-S1。红外光谱及核磁共振波谱进行结构表征，如图1和图2所示。图1中呈现了聚酯酸酐单元的羰基基团的振动峰(1700cm^-1左右)和PEG嵌段中的C-O-C醚键振动峰(1000^-1左右)；而图2的核磁共振谱中可以观察到各个对应氢质子峰的出现，图1和图2结果证明了BAB型聚乙二醇/聚酸酐三嵌段共聚物的结构，通过图2各峰的面积可以计算出嵌段共聚物各嵌段的相对分子质量，见表1。

调节癸二酸与D，L-乳酸的比例以及MPEG的相对分子质量及用量，控制聚酯酸酐的反应时间和真空度，可得不同聚酯酸酐与MPEG嵌段比、不同D，L-乳酸含量的温敏性聚酸酐嵌段共聚物，如表1所示。

表1聚酸酐与聚乙二醇BAB型嵌段共聚物

样品号	聚癸二酸酐预聚物/D，L-乳酸(摩尔比)	聚酯酸酐预聚物与MPEG的质量比	聚酸酐嵌段Mn(A)	MPEGMn(B)
					BAB-S1	1∶1.5	1∶1	9900	5000
BAB-S2	1∶2	1∶1	10100	5000
					BAB-S3	1∶1	1∶1	10100	5000
BAB-S4	1∶1	4∶1	16000	2000
					BAB-S5	1∶0.5	2∶1	4000	1000
BAB-S6	1∶0(不加D，L-乳酸)	1∶1	10000	5000
					BAB-S7	1∶1	3∶2	30000	10000
BAB-S8	1∶1	3∶7	4300	5000
					BAB-S9	1∶1	1∶2	500	500

实施例2：

装置与操作同实施例1，只是将癸二酸由己二酸替代。

实施例3：

装置与操作同实施例1，只是将癸二酸由十八碳二元酸替代。

实施例4：

装置与操作同实施例1，只是将癸二酸由1，3-双(对羧基苯氧基)丙烷替代。

实施例5：

装置与操作同实施例1，只是将癸二酸由对羧基苯氧基正戊酸替代。

实施例6：

装置与操作同实施例1，只是将D，L-乳酸改为L-乳酸。

实施例7：

装置与操作同实施例1，只是将D，L-乳酸改为乙醇酸。

实施例8：

装置与操作同实施例1，只是将D，L-乳酸改为3-羟基丁酸。

实施例9：

装置与操作同实施例1，只是将D，L-乳酸改为羟基己酸或己内酯。

实施例10：

装置与操作同实施例1，只是将D，L-乳酸改为亮氨酸。

实施例11：

装置与操作同实施例1，只是将MPEG5000改为聚乙二醇单月桂酸酯PEG4000M0。

实施例12：

装置与操作同实施例1，只是用单封端的环氧乙烷与环氧丙烷共聚物代替MPEG5000。

实施例13：

将乙酸酐与癸二酸按10∶1(体积/质量，ml/g)的比例加入到反应容器中，在140℃回流40min，然后在减压条件下蒸出乙酸酐及生成的乙酸，加入甲苯溶解并冷却重结晶，用大量体积比为1∶1的乙醚、石油醚混合溶剂洗涤，室温真空干燥48h得到聚癸二酸酐的预聚物；将聚癸二酸酐预聚物加入反应容器中，在180℃、0.1MPa真空度下反应90min，加入三氯甲烷溶解产物，在体积为三氯甲烷5～10倍的0～10℃的乙醚中沉析，离心分离或减压抽虑，并用大量的乙醚洗涤，沉淀物在室温真空干燥48h得到聚癸二酸酐；将聚癸二酸酐与PEG5000按摩尔比为2∶1加入反应容器，加入三氯甲烷溶解产物，在乙醚中沉析，离心分离或减压抽虑，并用乙醚洗涤，沉淀物在室温真空干燥48h得到ABA型聚乙二醇/聚酸酐三嵌段共聚物(ABA-S0)。

实施例14：

将乙酸酐与癸二酸按10∶1(体积/质量，ml/g)的比例加入到反应容器中，在140℃回流40min，然后在减压条件下蒸出乙酸酐及生成的乙酸，加入甲苯溶解并冷却重结晶，用大量体积比为1∶1的乙醚、石油醚混合溶剂洗涤，室温真空干燥48h得到聚癸二酸酐的预聚物；将摩尔比为1∶1.5的聚癸二酸酐预聚物与D，L-乳酸加入反应容器中，在140℃、0.1Mpa真空度下反应60min，加入乙酸酐，回流40min，减压蒸出乙酸酐及生成的乙酸，加入甲苯溶解并冷却重结晶，用乙醚、石油醚混合溶剂洗涤，室温真空干燥得到聚酯酸酐预聚物；将新的聚酯酸酐预聚物加入反应容器中，在180℃、0.1Mpa真空度下反应90min，加入三氯甲烷溶解产物，在体积为三氯甲烷5～10倍的0～10℃的乙醚中沉析，离心分离或减压抽虑，并用大量的乙醚洗涤，沉淀物在室温真空干燥48h得到聚酯酸酐；将聚酯酸酐与PEG5000按摩尔比为2∶1加入反应容器，在0.1Mpa真空度、120～140℃下反应90min，加入三氯甲烷溶解产物，乙醚中沉析，离心分离或减压抽虑，乙醚洗涤，沉淀物在室温真空干燥48h得到ABA型聚乙二醇/聚酸酐三嵌段共聚物(ABA-S1)。

按实施例13，14方法调节癸二酸与D，L-乳酸的比例，以及PEG的相对分子质量，可得不同聚酸酐与PEG嵌段比、不同D，L-乳酸含量的ABA型温敏性嵌段共聚物，聚酯酸酐段的分子量可通过真空度、反应时间来调节，如表2所示。

表2  ABA型聚酸酐与聚乙二醇嵌段共聚物

样品号	聚癸二酸酐预聚物/D，L-乳酸(摩尔比)	聚酸酐嵌段Mn(A)	PEGMn(B)	ABA中嵌段B含量
					ABA-S0	1∶0	5500	5000	31％
ABA-S1	1∶1.5	4900	5000	34％
					ABA-S2	1∶2	200	400	50％
ABA-S3	1∶1	5000	10000	50％
					ABA-S4	1∶1	3000	2000	25％
ABA-S5	1∶0.5	1500	7000	70％
					ABA-S6	1∶0.2	6800	10000	47％
ABA-S7	1∶1	15000	30000	50％
					ABA-S8	1∶1	4300	5000	37％
ABA-S9	1∶1	400	200	20％

实施例15：

装置与操作同实施例13，只是将癸二酸改为己二酸。

实施例16：

装置与操作同实施例13，只是将癸二酸改为十八烷二元酸。

实施例17：

装置与操作同实施例13，只是将癸二酸改为1，3-双(对羧基苯氧基)丙烷。

实施例18：

装置与操作同实施例13，只是将癸二酸改为对羧基苯氧基正戊酸。

实施例19：

装置与操作同实施例13，只是将D，L-乳酸改为β-丙氨酸。

实施例20：

装置与操作同实施例13，只是将D，L-乳酸改为γ-氨基丁酸。

实施例21：

装置与操作同实施例13，只是将D，L-乳酸改为缬氨酸

实施例22：

装置与操作同实施例13，只是将PEG5000改为环氧乙烷与环氧丙烷共聚物。

实施例23：

装置与操作同实施例14，只是将癸二酸改为己二酸。

实施例24：

装置与操作同实施例14，只是将癸二酸改为十八烷二元酸。

实施例25：

装置与操作同实施例14，只是将癸二酸改为1，3-双(对羧基苯氧基)丙烷。

实施例26：

装置与操作同实施例14，只是将癸二酸改为对羧基苯氧基正戊酸。

实施例27：

装置与操作同实施例14，只是将D，L-乳酸改为L-乳酸。

实施例28：

装置与操作同实施例14，只是将D，L-乳酸改为羟基乙酸。

实施例29：

装置与操作同实施例14，只是将D，L-乳酸改为羟基己酸。

实施例30：

装置与操作同实施例14，只是将D，L-乳酸改为缬氨酸。

实施例31：

装置与操作同实施例13，只是将癸二酸换成摩尔比1/1的癸二酸与十八烷二元酸的混合物。

实施例32：

装置与操作同实施例14，只是将将D，L-乳酸改为分子量300的聚环氧丙烷二醇

实施例33：

装置与操作同实施例14，只是将D，L-乳酸改为分子量100的聚环氧丙烷二醇。

实施例34：

装置与操作同实施例14，只是将D，L-乳酸改为分子量1000的聚环氧丙烷二醇。

实施例35：

将乙酸酐与癸二酸按10∶1(体积/质量，ml/g)的比例加入到反应容器中，在140℃回流40min，然后在减压条件下蒸出乙酸酐及生成的乙酸，加入甲苯溶解并冷却重结晶，用大量体积比为1∶1的乙醚、石油醚混合溶剂洗涤，室温真空干燥48h得到聚癸二酸酐的预聚物；按聚癸二酸酐预聚物/PEG为1∶1.1(摩尔比)将聚癸二酸酐预聚物与PEG500加入反应容器，在0.1Mpa真空度、180℃下反应90min后，加入三氯甲烷溶解产物，在乙醚中沉析，离心分离或减压抽虑，乙醚洗涤，沉淀物在室温真空干燥48h得到(AB)_n型聚乙二醇/聚酸酐嵌段共聚物，理论上n为10，NMR测定值为11。

实施例36：

将乙酸酐与(1/1摩尔比的癸二酸/己二酸混合物)按10∶1(体积/质量，ml/g)的比例加入到反应容器中，在140℃回流40min，然后在减压条件下蒸出乙酸酐及生成的乙酸，加入甲苯溶解并冷却重结晶，用大量体积比为1∶1的乙醚、石油醚混合溶剂洗涤，室温真空干燥48h得到聚癸二酸酐的预聚物；将聚癸二酸酐预聚物与D，L-乳酸按摩尔比为1∶1加入反应容器中，在140℃、0.1MPa真空度下反应60min，加入乙酸酐50mL，回流40min，减压蒸出乙酸酐及生成的乙酸，加入甲苯溶解并冷却重结晶，用大量体积比为1∶1的乙醚、石油醚混合溶剂洗涤，室温真空干燥48h得到新的聚酸酐预聚物；按新聚酸酐预聚物/PEG为1∶1.02(摩尔比)将聚酸酐预聚物与PEG500加入反应容器，在0.1Mpa真空度、180℃下反应90min后，加入三氯甲烷溶解产物，乙醚中沉析，离心分离或减压抽虑，乙醚洗涤，沉淀物在室温真空干燥48h得到(AB)_n型聚乙二醇/聚酸酐嵌段共聚物，n理论值为50，实测值49。

实施例37

将乙酸酐与癸二酸按10∶1(体积/质量，ml/g)的比例加入到反应容器中，在140℃回流40min，然后在减压条件下蒸出乙酸酐及生成的乙酸，加入甲苯溶解并冷却重结晶，用大量体积比为1∶1的乙醚、石油醚混合溶剂洗涤，室温真空干燥48h得到聚癸二酸酐的预聚物；将摩尔比为1∶1.5的聚癸二酸酐预聚物与D，L-乳酸加入反应容器中，在140℃、0.1Mpa真空度下反应60min，加入乙酸酐，回流40min，减压蒸出乙酸酐及生成的乙酸，加入甲苯溶解并冷却重结晶，用乙醚、石油醚混合溶剂洗涤，室温真空干燥得到聚酯酸酐预聚物；将新的聚酯酸酐预聚物加入反应容器中，在180℃、0.1Mpa真空度下反应90min，加入三氯甲烷溶解产物，在体积为三氯甲烷5～10倍的0～10℃的乙醚中沉析，离心分离或减压抽虑，并用大量的乙醚洗涤，沉淀物在室温真空干燥48h得到聚酯酸酐；将聚酯酸酐与PEG5000按摩尔比为1∶1.05加入反应容器，在0.1Mpa真空度、120～140℃下反应90min，加入三氯甲烷溶解产物，乙醚中沉析，离心分离或减压抽虑，乙醚洗涤，沉淀物在室温真空干燥48h得到(AB)_n型聚乙二醇/聚酸酐嵌段共聚物，n理论值为20。

采用不同的聚癸二酸酐预聚物与D，L-乳酸按摩尔比、不同的聚酸酐预聚物/PEG的摩尔比和PEG相对分子质量，可得不同n值、不同聚酸酐与PEG嵌段比、不同D，L-乳酸含量的(AB)_n型温敏性嵌段共聚物，如表3所示。

表3(AB)_n型聚酸酐与聚乙二醇嵌段共聚物

样品号	聚癸二酸酐预聚物/D，L-乳酸(摩尔比)	聚酸酐嵌段Mn(A)	PEGMn(B)	ABA中嵌段B含量	n
						(AB)n-S0	1∶0	510	500	50％	11
(AB)n-S1	1∶1.5	600	500	45％	49
						(AB)n-S2	1∶2	300	200	40％	50
(AB)n-S3	1∶1	430	1000	70％	10
						(AB)n-S4	1∶1	3000	2000	25％	2
(AB)n-S5	1∶0.5	1500	5000	70％	5
						(AB)n-S6	1∶0.2	10000	10000	50％	1

实施例38：

装置与操作同实施例35，只是将癸二酸改为己二酸。

实施例39：

装置与操作同实施例35，只是将癸二酸改为十八烷二元酸。

实施例40：

装置与操作同实施例35，只是将癸二酸改为对羧基苯氧基正戊酸。

实施例41：

装置与操作同实施例35，只是将PEG5000改为聚乙二醇单月桂酸酯PEG4000M0。

实施例42：

装置与操作同实施例35，只是将PEG500改为环氧乙烷与环氧丙烷共聚物(泊洛沙姆188)。

实施例43：

装置与操作同实施例36，只是将癸二酸改为己二酸。

实施例44：

装置与操作同实施例36，只是将癸二酸改为十八烷二元酸。

实施例45：

装置与操作同实施例37，只是将癸二酸改为1，3-双(对羧基苯氧基)丙烷。

实施例46：

装置与操作同实施例37，只是将癸二酸改为对羧基苯氧基正戊酸。

实施例47：

装置与操作同实施例37，只是将D，L-乳酸改为L-乳酸。

实施例48：

装置与操作同实施例37，只是将D，L-乳酸改为羟基乙酸。

实施例49：

装置与操作同实施例35，只是将癸二酸换成摩尔比1/2的癸二酸与十八烷二元酸混合物。

实施例50：

装置与操作同实施例36，只是将D，L-乳酸改为羟基己酸。

实施例51：

装置与操作同实施例36，只是将D，L-乳酸改为分子量100的聚四氢呋喃二醇。

实施例52：

装置与操作同实施例36，只是将D，L-乳酸改为分子量500的聚四氢呋喃二醇。

实施例53：

装置与操作同实施例36，只是将D，L-乳酸改为分子量1000的聚四氢呋喃二醇。

实施例54：

实施例1中制备的嵌段共聚物BAB-S1在电磁搅拌下，分散溶解到60～80℃的蒸馏水中，制备出浓度在15～40％的液体状态下的水凝胶体系，降温至4℃后缓慢升温，观察凝胶的形成。如图3所示，在上述浓度范围内，该水凝胶体系在(20±5)℃～(45±5)℃温度范围内形成凝胶，且该凝胶过程是可逆的，即低温下是溶液，升温变成凝胶，降温又变成溶液。而在较高温度下，凝胶体系则出现沉淀分层现象，降温后又溶解。

实施例55：

用生理盐水、pH缓冲液、血浆、葡萄糖注射液、组织培养液、氯化钠注射液、1～20％的表面活性剂水溶液代替实施例54中的蒸馏水，制备的15～40％的水凝胶体系的溶液-凝胶转变温度仍在(20±5)℃～(45±5)℃范围内。

实施例56：

用10～40％的泊洛沙姆127或188的水溶液代替实施例54中的蒸馏水，制备的15～40％的BAB-S1样品的液态水凝胶体系的溶液-凝胶转变温度在(15±5)℃～(50±5)℃范围内。

实施例57：

按实施例54方法制备表1、表2及表3中所述的嵌段共聚物的液体状态下的水凝胶体系，所得的水凝胶体系的溶液-凝胶转变温度范围见表4。

表4  ABA型聚酸酐共聚物温敏水凝胶的溶液-凝胶转变温度

样品号	水凝胶浓度％	溶液-凝胶转变温度(±5)℃	样品号	水凝胶浓度％	溶液-凝胶转变温度℃
						BAB-S1	15～40	20～45	(AB)n-S4	15～40	20～40
BAB-S2	10～35	20～45	(AB)n-S5	15～40	15～40
						BAB-S3	10～30	20～45	(AB)n-S6	5～20	10～60
BAB-S4	10～30	10～50	ABA-S0	10～40	15～50
						BAB-S5	10～45	10～40	ABA-S1	15～45	10～40
BAB-S6	5～30	4～40	ABA-S2	20～60	20～40
						BAB-S7	1～20	30～80	ABA-S3	10～35	10～40
BAB-S8	10～45	20～45	ABA-S4	15～40	15～40
						BAB-S9	20～60	10～40	ABA-S5	20～60	30～45
(AB)n-S0	10～40	15～45	ABA-S6	5～40	10～50
						(AB)n-S1	1～20	4～80	ABA-S7	1～30	10～60
(AB)n-S2	1～20	4～80	ABA-S8	10～40	20～45
						(AB)n-S3	15～35	15～45	ABA-S9	2～30	4～80

实施例2～12、实施例15～34及实施例37～53制备的聚酸酐共聚物的15～40％水溶液在4～80℃之间都存在至少一个溶液-凝胶转变温度。

实施例58：

在电磁搅拌下，在70～80℃将BAB-S9样品分散溶解到含5～50％聚乙二醇400的水溶液中，配制成含10～60％BAB-S9的液态水凝胶体系。缓慢降温过程中这些水凝胶体系会发生溶液-凝胶转变，溶液-凝胶转变温度在0～60℃之间。

实施例59：

按实施例54方法制备含60％ABA-S2的液态水凝胶体系，取该水凝胶体系1g，加入1g的乙醇，混合均匀，形成新的水凝胶体系，该水凝胶体系的溶液-凝胶转变发生在15～50℃间。

实施例60：

在pH7.4的磷酸盐缓冲液中研究实施例1中的嵌段共聚物的体外降解行为，温度为37℃，降解产物为二元酸、聚乙二醇、DL-乳酸。

实施例61：

按实施例54方法制备出20％BAB-S1的pH7.4的磷酸盐缓冲液的液态水凝胶体系，在20℃下把5％的胰岛素溶解到该凝胶体系中，缓慢升温至37℃形成凝胶，将1克凝胶放到透析袋中，并放到37℃的pH7.4的磷酸盐缓冲液中，胰岛素可缓慢释放达12小时。

将实施例60制备的含胰岛素的液态水凝胶体系皮下注射到大鼠的腹部，水凝胶体系在大鼠体温环境下形成凝胶，控制胰岛素的释放。

实施例62：

将1g BAB-S1与30mg紫杉醇或5-氟尿嘧啶溶解到2ml丙酮中，然后分散溶解到4mlpH7.4的磷酸盐缓冲液中，使丙酮完全挥发，制备出含药的BAB-S1液态水凝胶体系，升温至37℃形成凝胶，放到透析袋中，并放到37℃的pH7.4的磷酸盐缓冲液中，紫杉醇或5-氟尿嘧啶可缓慢释放达48小时以上，如图4所示，5-氟尿嘧啶最初15小时内以较快的速度匀速从凝胶中释放出来，后期释放速率则降低，48小时累积释放量接近70％。

实施例63：

将载有5％5-氟尿嘧啶的壳聚糖微粒分散到实施例54方法制备的20％BAB-S1的液态凝胶体系中，再经温度调节至37℃左右，形成载有微粒的凝胶，用于5-氟尿嘧啶的控制释放。

实施例64：

将胰蛋白酶溶解到实施例54方法制备的20％BAB-S1的氯化钠注射液水凝胶体系，制成20％胰蛋白酶的水溶液，调节温度至37℃，或注射到人或动物体内，形成胰蛋白酶的凝胶，控制胰蛋白酶的释放。

按照实施例60～64的方法也可以负载其它蛋白质、多肽、DNA、酶、多糖、阿霉素、顺铂、多烯紫杉醇等水溶性、疏水性药物，或负载载药微粉、微粒制成药物缓控释制剂，注射到体内原位形成凝胶，用于药物的缓控释给药。也可以将细胞、营养成分等与上述液态下的温敏水凝胶混合，混合体系经温度变化形成凝胶。

本发明公开和提出的温敏性可生物降解聚酸酐共聚物及其原位水凝胶体系和应用，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变原料和工艺路线等环节实现，尽管本发明的产品、方法和应用已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品、方法和应用进行改动或重新组合，来实现最终结果。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (7)

1.一种温敏性可生物降解聚酸酐共聚物，其特征是：由聚乙二醇嵌段B与聚酸酐嵌段A组成的BAB、ABA型的两亲性嵌段共聚物，所述的聚乙二醇嵌段的质量含量为20％至70％，聚酸酐嵌段的质量含量为30％至80％，聚乙二醇嵌段的数均相对分子质量为200至30000，聚酸酐嵌段的数均相对分子质量为200至30000；所述的聚酸酐嵌段是：

十四碳二元酸、十五碳二元酸、十八碳二元酸、双(对羧基苯氧基)甲烷、1，3-双(对羧基苯氧基)丙烷、1，3-双(对羧基苯氧基)己烷、对羧基苯氧基乙酸、对羧基苯氧基正戊酸或对羧基苯氧基正壬酸的均聚物或它们与二元酸的共聚物；

或者是D-乳酸、L-乳酸、D，L-乳酸、乙醇酸、3-羟基丁酸、羟基己酸、羟基戊酸或己内酯与聚酸酐预聚物的共聚物；

或者是β-丙氨酸，γ-氨基丁酸、亮氨酸或缬氨酸与聚酸酐预聚物的共聚物；

或者是数均相对分子质量为100至1000的聚环氧丙烷二醇或聚四氢呋喃二醇与聚酸酐预聚物的共聚物；

所述的二元酸选自富马酸、己二酸、癸二酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十八碳二元酸、双(对羧基苯氧基)甲烷、1，3-双(对羧基苯氧基)丙烷、1，3-双(对羧基苯氧基)己烷、对羧基苯氧基乙酸、对羧基苯氧基正戊酸或对羧基苯氧基正壬酸。

2.一种温敏性可生物降解聚酸酐共聚物，其特征是：由聚乙二醇嵌段B与聚酸酐嵌段A组成的(AB)_n型的两亲性嵌段共聚物，其中n在1～50之间，聚酸酐嵌段的数均相对分子质量为200至30000，聚酸酐嵌段的质量含量为30％至80％；所述的聚乙二醇嵌段的数均相对分子质量在200～30000，质量含量为20％至70％；所述的聚酸酐嵌段是：

二元酸的均聚物或它们与二元酸的共聚物；

或者是D-乳酸、L-乳酸、D，L-乳酸、乙醇酸、3-羟基丁酸、羟基己酸、羟基戊酸或己内酯与聚酸酐预聚物的共聚物；

或者是β-丙氨酸，γ-氨基丁酸、亮氨酸或缬氨酸与聚酸酐预聚物的共聚物；

或者是数均相对分子质量为100至1000的聚环氧丙烷二醇或聚四氢呋喃二醇与聚酸酐预聚物的共聚物；

所述的二元酸选自富马酸、己二酸、癸二酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十八碳二元酸、双(对羧基苯氧基)甲烷、1，3-双(对羧基苯氧基)丙烷、1，3-双(对羧基苯氧基)己烷、对羧基苯氧基乙酸、对羧基苯氧基正戊酸或对羧基苯氧基正壬酸。

3.如权利要求1或2所述的温敏性可生物降解聚酸酐共聚物，其特征是所述的聚乙二醇嵌段来自于聚乙二醇、聚乙二醇单烷基醚、聚氧乙烯与聚氧丙烯嵌段共聚物以及含有聚乙二醇嵌段的聚合物二元醇或单元醇。

4.如权利要求1或2所述的温敏性可生物降解聚酸酐共聚物的水凝胶体系，其特征是该水凝胶体系在0～80℃之间随温度变化具有溶液-凝胶相互转变的性质；水凝胶体系中聚酸酐共聚物含量为1％～60％，水的含量不少于20％。

5.如权利要求4所述的温敏性可生物降解聚酸酐共聚物的水凝胶体系，其特征是将聚酸酐共聚物均匀分散或溶解到水介质中，形成的聚酸酐共聚物的流动状态的水状液体系，再通过温度变化形成不流动的凝胶状态；所述的水介质是含水的液态体系，是纯水，有机或无机物的水溶液、水乳液或水分散液，动物或人体的体液。

6.如权利要求4所述的温敏性可生物降解聚酸酐共聚物的水凝胶体系，其特征是所述的无机物的水溶液为生理盐水；所述的动物或人体的体液为组织液或血液。

7.如权利要求4所述的温敏性可生物降解聚酸酐共聚物的水凝胶体系的应用，其特征是所述水凝胶体系与药物、蛋白质、多肽、多糖、酶、细胞组合形成液体状态组合物，通过温度变化形成凝胶，用于控制药物、酶及所含物质的释放，或细胞、酶的固定、培养。

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