CN101288782A - 一种高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法 - Google Patents
一种高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101288782A CN101288782A CNA2008100480662A CN200810048066A CN101288782A CN 101288782 A CN101288782 A CN 101288782A CN A2008100480662 A CNA2008100480662 A CN A2008100480662A CN 200810048066 A CN200810048066 A CN 200810048066A CN 101288782 A CN101288782 A CN 101288782A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pluronic
- under
- preparation
- conditions
- macromonomer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明属于生物医用高分子材料领域，涉及一种高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法。其制备方法为：首先以Pluronic嵌段共聚物与辛酸亚锡为共引发剂引发ε－己内酯单体开环聚合，并以丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯封端获得可光聚合的大分子单体。然后将混有微量光引发剂的大分子单体水溶液与一定浓度的α－环糊精水溶液混合可快速形成超分子物理凝胶前驱体，该物理凝胶前驱体再经紫外光照射可原位快速形成高强度超分子水凝胶。本发明的制备过程中不涉及任何有机溶剂、交联剂及相关化学反应，该制备方法简单，应用快捷，而且超分子水凝胶的强度及温度响应性还可以调控。制备获得的高强度可生物降解超分子水凝胶可广泛地应用于生物医学工程材料领域。
Description
技术领域
本发明属于生物医用高分子材料领域，特别涉及一种高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法。
背景技术
聚合物水凝胶由于具有良好的生物相容性、通透性及载药不失活等特性，在药物释放、组织工程等生物医用材料领域及其它工程技术领域得到了广泛的应用。依据水凝胶网络连接方式的不同，水凝胶可分为化学凝胶和物理凝胶。化学凝胶往往在化学交联剂作用下，通过化学反应形成的共价键连接而形成的；物理凝胶则通过非共价键相互作用，如氢键、疏水作用、链缠结及结晶等作用形成。
可注射原位形成物理凝胶由于可以注射到特定病灶部位及可充满任何形状的受损组织而在药物释放及组织工程等生物医用材料领域受到了广泛关注。专利WO 02094324及US 2002019369公开了由高分子量聚氧乙烯(PEO)或聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(Pluronic)与α-环糊精在水溶液中可形成超分子水凝胶。该超分子水凝胶是α-环糊精与聚氧乙烯部分链段通过主客体作用形成的结晶包合物为物理交联点得到，因而避免了化学交联剂及相关化学反应，也不涉及任何化学溶剂，凝胶具有触变可逆性，因而可作为可注射药物释放载体。但凝胶稳定性差，对药物只能维持短期控释效果。
Li等(Li J.，Li X.，Ni X.et al..Self-assembled supramolecular hydrogels formed bybiodegradable PEO-PHB-PEO triblock copolymers and α-cyclodextrin for controlleddrug delivery.Biomaterials，2006，27：4132-4140)利用α-CD与生物可降解聚氧化乙烯-聚羟基丁酯-聚氧化乙烯(PEO-PHB-PEO)嵌段共聚物在水溶液中组装制备超分子水凝胶。α-CD与两端PEO链段的部分包合作用及PHB链段的疏水作用两者协同作用形成相对稳定的凝胶体系，该水凝胶可望用于水溶性大分子药物长期控释载体。针对上述凝胶形成时间较长的不足，中国专利公告号CN 100371020C，公告日是2008年2月27日，名称为‘一种原位快速形成可注射超分子结构水凝胶的制备方法及其应用’中公开了一种原位快速形成超分子物理凝胶的制备方法。该方法将聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯(PCL-PEG-PCL)三嵌段共聚物水溶液与α-CD水溶液混合时，凝胶可瞬时原位形成，而且凝胶的强度具有可调性。但上述方法中获得是超分子物理凝胶，它仍存在以下不足：①稳定性较差，超分子物理凝胶在外界环境改变(如剪切、pH值变化及温度改变等)时原有网络结构会发生变化；②强度不高，超分子物理凝胶是通过包合物结晶微区作为物理交联点形成的，当外界环境变化时易遭受破坏，因而强度较低，不宜作为组织工程支架材料。
《高等学校化学学报》期刊2003年24期中‘光聚合α-CD组装超分子结构水凝胶的合成与表征’一文中介绍了利用光聚合交联技术制备稳定的超分子水凝胶，可避免了化学交联剂的使用，但制备过程需在有机溶剂中进行，得到的凝胶缺乏刺激响应性。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法，该方法是采用在生理介质中获得的超分子物理凝胶及光聚合交联技术相结合而得到的高强度可生物降解超分子水凝胶。
本发明是通过下述技术方案实现：一种高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法，其制备方法包括以下过程：首先将Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体按摩尔投料比为1∶2～1∶12加入反应容器中，然后加入辛酸亚锡，其掺加量为Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体总质量的0.01～0.5％，在氩气保护下，Pluronic嵌段共聚物、ε-己内酯单体及辛酸亚锡形成的混合物在110～140℃条件下经本体聚合或溶液聚合反应8～30h，得到水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物，再经酯化反应制备获得丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯封端的可光聚合的大分子单体；其次是将质量百分比浓度为5～13％的α-环糊精水溶液与含有0.05～0.5％的紫外光引发剂、质量百分比浓度为3～20％的经反应获得的大分子单体水溶液混合，其中α-环糊精与大分子单体的摩尔比为3∶1～60∶1，其混合液形成可注射超分子物理凝胶前驱体；然后将超分子物理凝胶前驱体在波长为365nm、光强度为0.03～12mW/cm2的紫外光下照射，超分子物理凝胶前驱体经光聚合快速原位形成高强度超分子水凝胶。
上述水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物采用本体聚合的反应方法如下：在氩气保护下，将Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体按摩尔投料比为1∶2～1∶12加入反应容器中，再加入辛酸亚锡，其掺加量为Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体总质量的0.01～0.5％，然后减压抽空后再通氩气，如此循环操作2～3次，最后在氩气保护下，于110～140℃条件下经本体聚合反应8～30h，冷却后以三氯甲烷溶解，并以无水乙醚或石油醚沉淀，过滤，如此反复操作2～3次，沉淀物于25～60℃条件下真空干燥至恒重，得到水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物。
上述水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物采用溶液聚合反应的方法如下：在氩气保护下，将Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体按摩尔投料比为1∶2～1∶12加入盛有甲苯或二甲苯的反应容器中，再加入辛酸亚锡，其掺加量为Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体总质量的0.01～0.5％，在110℃条件下经溶液聚合反应8～30h，反应物冷却后以无水乙醚或石油醚沉淀，过滤，如此反复操作2～3次，沉淀物于25～60℃条件下真空干燥至恒重，即得到水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物。
上述的制备丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯封端的可光聚合的大分子单体的酯化反应是指丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯与Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物的反应，反应过程如下：将水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物溶于盛有干燥的二氯甲烷的反应容器中，将反应容器置于0℃冰浴中，再向反应容器中加入6倍于Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物摩尔数的三乙胺，然后逐滴滴加6倍于Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物摩尔数的丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯形成混合液，混合液在0℃条件下反应12h，然后将反应容器置于25℃条件下反应12h。
上述的制备丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯封端的可光聚合的大分子单体的酯化反应是指丙烯酸或甲基丙烯酸与Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物的反应，反应过程如下：将Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物及丙烯酸或甲基丙烯酸溶于干燥的有机溶剂中，有机溶剂为二氯甲烷或四氢呋喃或三氯甲烷或二甲基甲酰胺或1，4-二氧杂环乙烷，再加入1倍于丙烯酸或甲基丙烯酸摩尔数的4-甲氨基吡啶及2倍于丙烯酸或甲基丙烯酸摩尔数的N，N’-二环己烷碳二亚胺或1倍于丙烯酸或甲基丙烯酸摩尔数的N-羟基琥珀酰亚胺及2倍于丙烯酸或甲基丙烯酸摩尔数的N，N’-二环己烷碳二亚胺，在25℃条件下反应24h。
上述的α-环糊精水溶液与大分子单体水溶液，可以是水溶液，也可以是可注射盐水溶液，还可以是含有各种缓冲试剂和/或防腐剂的水溶液。
上述光聚合所用的紫外光引发剂为2，2-二甲氧基-2-苯基-苯乙酮或2，2-二乙氧基-苯乙酮或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基-环己基苯酮，紫外光引发剂溶于1-乙烯基-2-吡咯烷酮配制成质量百分比浓度为30％的溶液。
由于采用上述技术方案，本发明的制备方法与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明所采用的是水溶性大分子单体，是由具有温敏性的Pluronic嵌段共聚物、可生物降解的聚己内酯及可光聚合的(甲基)丙烯酸酯组成，因而具有可光聚合、可生物降解及温敏效果。上述大分子单体与α-环糊精在水溶液(或生理盐水溶液或含有各种缓冲试剂和/或防腐剂的水溶液)混合时，不仅能实现原位快速形成可注射性超分子物理凝胶前驱体的目的，该物理凝胶前驱体还具有可光聚合特性，在低强度紫外光照射下快速原位光聚合形成高强度可生物降解温敏性超分子水凝胶。而且超分子水凝胶的强度及温度响应性还可以通过控制大分子单体及环糊精的用量来调控。本发明的高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法在制备过程中不涉及任何有机溶剂、交联剂及相关化学反应，该制备方法简单，应用快捷，制备获得的高强度可生物降解超分子水凝胶可广泛地应用于生物医学工程材料领域(如作为可注射药物释放载体、生物体内传感器、可注射组织工程支架材料等)。
附图说明
图1为本发明超分子物理凝胶前驱体及其光聚合后所形成的超分子水凝胶的模量与频率的关系图。
图2为本发明超分子化学凝胶的平衡溶胀比随温度的变化图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例1
向50ml洁净单口圆底烧瓶中加入10g干燥的F68(一种Pluronic嵌段共聚物，其平均分子量为8400)，在氩气保护下，加入1.09g新蒸馏的ε-己内酯单体及3mg辛酸亚锡，抽真空10min后通入氩气，并反复抽空-通气3次，最后在氩气保护及磁力搅拌下，于130℃条件下本体聚合反应12h，冷却后以三氯甲烷溶解，并以无水乙醚沉淀，过滤，沉淀物在30℃条件下真空干燥至恒重，得到水溶性F68/PCL嵌段共聚物。
向盛有60ml干燥的二氯甲烷的100ml单口圆底烧瓶中加入5g上述合成的F68/PCL嵌段共聚物，将单口圆底烧瓶置于冰浴中冷却至0℃，先加入0.5ml三乙胺，然后逐滴滴加0.26ml丙烯酰氯，在0℃条件下反应12h，再在25℃条件下继续反应12h后，过滤除去副产物，并以石油醚沉淀，沉淀物在40℃条件下真空干燥至恒重得到大分子单体。
室温下，向2.0g 5％的大分子单体磷酸缓冲溶液(pH＝7.4)中入8mg 2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮溶液，搅拌下向其中加入1.03g 10％的α-环糊精溶液(pH＝7.4的磷酸缓冲溶液配制)，可迅速得到可注射超分子物理凝胶F68-10前驱体。最后，该物理凝胶前驱体在波长为365nm、光强度为0.06mW/cm2的紫外光下照射即可快速形成超分子化学凝胶F68-10-UV。
实施例2
向100ml洁净的单口圆底烧瓶中加入60ml甲苯及10g F127(一种Pluronic嵌段共聚物，其平均分子量为12600)，在氩气保护下共沸蒸馏出30ml甲苯，冷却至室温后加入0.36g新蒸馏的ε-己内酯单体及10mg辛酸亚锡，在氩气保护及磁力搅拌下，于110℃条件下回流反应18h，反应物冷却后以无水乙醚沉淀，过滤，在45℃条件下真空干燥至恒重，即得到水溶性F127/PCL嵌段共聚物。
向盛有60ml干燥的二氯甲烷的100ml单口圆底烧瓶中加入5g上述合成的F127/PCL嵌段共聚物，将单口圆底烧瓶置于冰浴中冷却至0℃，先加入0.3ml三乙胺，然后逐滴滴加0.22ml甲基丙烯酰氯，在0℃条件下反应12h，再在25℃条件下继续反应12h后，过滤除去副产物，并以石油醚沉淀，沉淀物在40℃下真空干燥至恒重得到大分子单体。
室温下，向1g 10％大分子单体生理盐水(0.9％)溶液中加入3mg 2，2-二乙氧基-苯乙酮溶液，搅拌下向其中加入2.29g 12％的α-环糊精生理盐水溶液，可迅速得到可注射超分子物理凝胶F127-40前驱体。最后，该物理凝胶前驱体在波长为365nm、光强度为12mW/cm2的紫外光下照射即可快速形成超分子化学凝胶F127-40-UV。
实施例3
向100ml洁净的单口圆底烧瓶中加入50ml甲苯及10g F68(一种Pluronic嵌段共聚物，其平均分子量为8400)，在氩气保护下共沸蒸馏出25ml甲苯，冷却至室温后在氩气保护下加入0.81g新蒸馏的ε-己内酯单体及7mg辛酸亚锡，在氩气保护及磁力搅拌下，于110℃条件下回流反应24h，反应物冷却后以无水乙醚沉淀，过滤，在40℃条件下真空干燥至恒重，即得到水溶性F68/PCL嵌段共聚物。
向盛有50ml干燥的1，4-二氧杂环乙烷的100ml单口圆底烧瓶中加入5g上述合成的F68/PCL嵌段共聚物、0.16g丙烯酸、0.13g 4-甲氨基吡啶及0.34gN，N’-二环己烷碳二亚胺。反应体系于25℃条件下反应24h，过滤后滤液以石油醚沉淀，产物在40℃条件下真空干燥至恒重得到大分子单体。
室温下，向1.0g 10％的大分子单体水溶液中入5mg 2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮溶液，搅拌下向其中加入2.64g 8％的α-环糊精水溶液，可迅速得到可注射超分子物理凝胶F68-20前驱体。最后，该物理凝胶前驱体在波长为365nm、光强度为0.06mW/cm2的紫外光下照射即可快速形成超分子化学凝胶F68-20-UV。
实施例4
向50ml洁净的单口圆底烧瓶中加入12g干燥的F87(一种Pluronic嵌段共聚物，其平均分子量为7700)，在氩气保护下，加入0.71g新蒸馏的ε-己内酯单体及12mg辛酸亚锡，抽真空10min后通入氩气，并反复抽空-通气3次，最后在氩气保护及磁力搅拌下，于135℃条件下反应10h，所得产物溶于三氯甲烷，以无水乙醚沉淀，过滤，在45℃条件下真空干燥至恒重，即得到水溶性F87/PCL嵌段共聚物。
向盛有50ml干燥的三氯甲烷的100ml单口圆底烧瓶中加入5g上述合成的F87/PCL嵌段共聚物、0.21g甲基丙烯酸、0.14gN-羟基琥珀酰亚胺及0.51gN，N’-二环己烷碳二亚胺。反应体系于25℃条件下反应24h，过滤后滤液以石油醚沉淀，产物在30℃条件下真空干燥至恒重得到大分子单体。
室温下，加1.0g 15％的大分子单体水溶液中入2mg 1-羟基-环己基苯酮溶液，搅拌下向其中加入3.38g 13％的α-环糊精水溶液(含3mg柠檬酸钠及1.5mg亚硫酸氢钠)，可迅速得到可注射超分子物理凝胶F87-25前驱体。最后，该物理凝胶前驱体在波长为365nm、光强度为0.15mW/cm2的紫外光下照射即可快速形成超分子化学凝胶F87-25-UV。
实施例5
在氩气保护下，向100ml洁净的单口圆底烧瓶中加入40ml干燥的二甲苯及10g干燥的P105(一种Pluronic嵌段共聚物，其平均分子量为6500)，0.7g新蒸馏的ε-己内酯单体及6mg辛酸亚锡，通氩气30min后，反应混合物在磁力搅拌下，于110℃条件下回流反应18h，反应物冷却后以无水乙醚沉淀，在40℃条件下真空干燥至恒重，即得到水溶性P105/聚己内酯嵌段共聚物。
向盛有50ml干燥的二氯甲烷的100ml单口圆底烧瓶中加入5g上述合成的P105/PCL嵌段共聚物、0.21g丙烯酸、0.18g 4-甲氨基吡啶及0.59g N，N’-二环己烷碳二亚胺。反应体系于25℃条件下反应24h，过滤后滤液以石油醚沉淀，产物在40℃条件下真空干燥至恒重得到大分子单体。
室温下，向1.0g 8％的大分子单体水溶液中入1mg 2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶液，搅拌下向其中加入1.64g 10％的α-环糊精水溶液，可迅速得到可注射超分子物理凝胶P105-15前驱体。最后，该物理凝胶前驱体在波长为365nm、光强度为1.5mW/cm2的紫外光下照射即可快速形成超分子化学凝胶P105-15-UV。
实施例6
向100ml洁净的单口圆底烧瓶中加入60ml甲苯10g L44(一种Pluronic嵌段共聚物，其平均分子量为2200)，在氩气保护下蒸馏出25ml甲苯后冷却至室温，加入1.04g新蒸馏的ε-己内酯单体及15mg辛酸亚锡，在氩气保护及磁力搅拌下，于110℃条件下回流反应16h，以石油醚沉淀，在40℃条件下真空干燥至恒重，即得到水溶性L44/聚己内酯嵌段共聚物。
向盛有40ml干燥的三氯甲烷的100ml单口圆底烧瓶中加入4g上述合成的L44/PCL嵌段共聚物、0.57g甲基丙烯酸、0.38g N-羟基琥珀酰亚胺及1.38g N，N’-二环己烷碳二亚胺。反应体系于25℃条件下反应24h，过滤后滤液以石油醚沉淀，产物在40℃条件下真空干燥至恒重得到大分子单体。
室温下，向0.5g 6％的大分子单体水溶液中入30mg 2，2-二乙氧基-苯乙酮溶液，搅拌下向其中加入1.33g 6％的α-环糊精水溶液(含3mg琥珀酸钠及2mg抗坏血酸钾)，可迅速得到可注射超分子物理凝胶L44-7前驱体。最后，该物理凝胶前驱体在波长为365nm、光强度为8mW/cm2的紫外光下照射即可快速形成超分子化学凝胶L44-7-UV。
实施例7
向50ml洁净的单口圆底烧瓶中加入12g干燥的F68(一种Pluronic嵌段共聚物，其平均分子量为8400)，在氩气保护下，加入0.98g新蒸馏的ε-己内酯单体及3mg辛酸亚锡，抽真空10min后通入氩气，并反复抽空-通气3次，最后在氩气保护及磁力搅拌下，于125℃条件下反应24h，所得产物溶于三氯甲烷，以无水乙醚沉淀，过滤，在50℃条件下真空干燥至恒重，即得到水溶性F68/聚己内酯嵌段共聚物。
向盛有50ml干燥的二氯甲烷的100ml单口圆底烧瓶中加入6g上述合成的F68/PCL嵌段共聚物、0.19g丙烯酸、0.16g 4-甲氨基吡啶及0.55g N，N’-二环己烷碳二亚胺。反应体系于25℃条件下反应24h，过滤后滤液以无水乙醚沉淀，产物在40℃条件下真空干燥至恒重得到大分子单体。
室温下，向1.0g 8％的大分子单体水溶液中入5mg 2，2-二甲氧基-2-苯基-苯乙酮溶液，搅拌下向其中加入2.1g 12％的α-环糊精水溶液(含2mg柠檬酸钠及3mg亚硫酸氢钠)，可迅速得到可注射超分子物理凝胶F68-30前驱体。最后，该物理凝胶前驱体在波长为365nm、光强度为0.18mW/cm2的紫外光下照射即可快速形成超分子化学凝胶F68-30-UV。
实施例8
向100ml洁净的单口圆底烧瓶中加入60ml甲苯及10g F108(一种Pluronic嵌段共聚物，其平均分子量为14600)，在氩气保护下共沸蒸馏出20ml甲苯，冷却至室温后在氩气保护下加入0.62g新蒸馏的ε-己内酯单体及9mg辛酸亚锡，在氩气保护及磁力搅拌下，于110℃条件下回流反应30h，反应物冷却后以无水乙醚沉淀，过滤，在60℃条件下真空干燥至恒重，即得到水溶性F108/PCL嵌段共聚物。
向盛有60ml干燥的二氯甲烷的100ml单口圆底烧瓶中加入6g上述合成的F108/PCL嵌段共聚物，将单口圆底烧瓶置于冰浴中冷却至0℃，加入0.32ml三乙胺，然后逐滴滴加0.19ml丙烯酰氯，在0℃条件下反应12h，再在25℃条件下继续反应12h后，过滤除去副产物，再以石油醚沉淀，产物在40℃条件下真空干燥至恒重得到大分子单体。
室温下，向1.0g 15％的大分子单体磷酸缓冲溶液(pH＝7.4)中入0.5mg 2，2-二乙氧基-苯乙酮溶液，搅拌下向其中加入2.87g 13％的α-环糊精溶液(pH＝7.4的磷酸缓冲溶液配制)，可迅速得到可注射超分子物理凝胶F108-40前驱体。最后，该物理凝胶前驱体在波长为365nm、光强的为12mW/cm2的紫外光下照射即可快速形成超分子化学凝胶F108-40-UV。
实施例9
在氩气保护下，向100ml洁净的单口圆底烧瓶中加入30ml干燥的二甲苯及12g干燥的P84(一种Pluronic嵌段共聚物，其平均分子量为4200)，0.65g新蒸馏的ε-己内酯单体及8mg辛酸亚锡，通氩气30min后，反应混合物在磁力搅拌下，于110℃条件下回流反应12h，反应物冷却后以无水乙醚沉淀，在40℃条件下真空干燥至恒重，即得到水溶性P84/聚己内酯嵌段共聚物。
向盛有40ml干燥的四氢呋喃的100ml单口圆底烧瓶中加入5g上述合成的P84/PCL嵌段共聚物、0.39g甲基丙烯酸、0.26g N-羟基琥珀酰亚胺及1.86g N，N’-二环己烷碳二亚胺。反应体系于25℃条件下反应24h，过滤后滤液以无水乙醚沉淀，产物在40℃条件下真空干燥至恒重得到大分子单体。室温下，向0.8g 16％的大分子单体水溶液中入100mg 1-羟基-环己基苯酮溶液，搅拌下向其中加入2.74g 9％的α-环糊精水溶液(3mg抗坏血酸钾)，可迅速得到可注射超分子物理凝胶P84-9前驱体。最后，该物理凝胶前驱体在波长为365nm、光强的为5mW/cm2的紫外光下照射即可快速形成超分子化学凝胶P84-9-UV。
图1为超分子水凝胶的储存模量及损耗模量与频率的对应关系(所对应的编号与实施例中编号一致)，储存模量反映水凝胶的力学强度，从图1中可以看到，在实施光聚合前，超分子物理凝胶前驱体的强度随组装时环糊精摩尔投料比的增加而增大，但强度不高。经光聚合后所形成的超分子水凝胶的强度则远远大于聚合前物理凝胶前驱体的强度，并且也随环糊精摩尔投料比的增加而强度增加。人们对于强度处于千帕级的生物材料特别感兴趣，因为生物体许多组织的强度也处于此范围。如：人的鼻软骨的模量为234±27千帕，牛关节软骨的模量为990±50千帕，人类肝脏的右突出部位的模量为270±10千帕等。作为生物体支架材料，人们更希望其强度与环境组织的强度相匹配，因此，该紫外光聚合超分子水凝胶可作为可注射组织工程支架材料，并且其强度可通过选取不同的大分子单体及控制环糊精的摩尔投料比加以调控。
图2为超分子水凝胶的平衡溶胀比随温度的变化关系曲线(所对应的编号与实施例中编号一致)，从图中可以看出，水凝胶具有一定的温度响应性，且此温敏性可通过控制大分子单体与环糊精的摩尔投料比加以调控。
Claims (7)
1一种高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法，其制备方法包括以下过程：首先将Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体按摩尔投料比为1∶2～1∶12加入反应容器中，然后加入辛酸亚锡，其掺加量为Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体总质量的0.01～0.5％，在氩气保护下，Pluronic嵌段共聚物、ε-己内酯单体及辛酸亚锡形成的混合物在110～140℃条件下经本体聚合或溶液聚合反应8～30h，得到水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物，再经酯化反应制备获得丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯封端的可光聚合的大分子单体；其次是将质量百分比浓度为5～13％的α-环糊精水溶液与含有0.05～0.5％的紫外光引发剂、质量百分比浓度为3～20％的经反应获得的大分子单体水溶液混合，其中α-环糊精与大分子单体的摩尔比为3∶1～60∶1，其混合液形成可注射超分子物理凝胶前驱体；然后将超分子物理凝胶前驱体在波长为365nm、光强度为0.03～12mW/cm2的紫外光下照射，超分子物理凝胶前驱体经光聚合快速原位形成高强度超分子水凝胶。
2根据权利要求1所述的高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：所述水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物采用本体聚合的反应方法如下，在氩气保护下，将Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体按摩尔投料比为1∶2～1∶12加入反应容器中，再加入辛酸亚锡，其掺加量为Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体总质量的0.01～0.5％，然后减压抽空后再通氩气，如此循环操作2～3次，最后在氩气保护下，于110～140℃条件下经本体聚合反应8～30h，冷却后以三氯甲烷溶解，并以无水乙醚或石油醚沉淀，过滤，如此反复操作2～3次，沉淀物于25～60℃条件下真空干燥至恒重，得到水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物。
3根据权利要求1所述的高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：所述水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物采用溶液聚合反应的方法如下，在氩气保护下，将Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体按摩尔投料比为1∶2～1∶12加入盛有甲苯或二甲苯的反应容器中，再加入辛酸亚锡，其掺加量为Pluronic嵌段共聚物与ε-己内酯单体总质量的0.01～0.5％，在110℃条件下经溶液聚合反应8～30h，反应物冷却后以无水乙醚或石油醚沉淀，过滤，如此反复操作2～3次，沉淀物于25～60℃条件下真空干燥至恒重，即得到水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物。
4根据权利要求1所述的高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的制备丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯封端的可光聚合的大分子单体的酯化反应是指丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯与Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物的反应，反应过程如下：将水溶性Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物溶于盛有干燥的二氯甲烷的反应容器中，将反应容器置于0℃冰浴中，再向反应容器中加入6倍于Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物摩尔数的三乙胺，然后逐滴滴加6倍于Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物摩尔数的丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯形成混合液，混合液在0℃条件下反应12h，然后将反应容器置于25℃条件下反应12h。
5根据权利要求1所述的高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的制备丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯封端的可光聚合的大分子单体的酯化反应是指丙烯酸或甲基丙烯酸与Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物的反应，反应过程如下：将Pluronic/聚己内酯嵌段共聚物及丙烯酸或甲基丙烯酸溶于干燥的有机溶剂中，有机溶剂为二氯甲烷或四氢呋喃或三氯甲烷或二甲基甲酰胺或1，4-二氧杂环乙烷，再加入1倍于丙烯酸或甲基丙烯酸摩尔数的4-甲氨基吡啶及2倍于丙烯酸或甲基丙烯酸摩尔数的N，N’-二环己烷碳二亚胺或1倍于丙烯酸或甲基丙烯酸摩尔数的N-羟基琥珀酰亚胺及2倍于丙烯酸或甲基丙烯酸摩尔数的N，N’-二环己烷碳二亚胺，在25℃条件下反应24h。
6根据权利要求1所述的高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的α-环糊精水溶液与大分子单体水溶液，可以是水溶液，也可以是可注射盐水溶液，还可以是含有各种缓冲试剂和/或防腐剂的水溶液。
7根据权利要求1所述的高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：所述光聚合所用的紫外光引发剂为2，2-二甲氧基-2-苯基-苯乙酮或2，2-二乙氧基-苯乙酮或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基-环己基苯酮，紫外光引发剂溶于1-乙烯基-2-吡咯烷酮配制成质量百分比浓度为30％的溶液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100480662A CN101288782B (zh) | 2008-06-18 | 2008-06-18 | 一种高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100480662A CN101288782B (zh) | 2008-06-18 | 2008-06-18 | 一种高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101288782A true CN101288782A (zh) | 2008-10-22 |
| CN101288782B CN101288782B (zh) | 2011-08-31 |
Family
ID=40033341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008100480662A Expired - Fee Related CN101288782B (zh) | 2008-06-18 | 2008-06-18 | 一种高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101288782B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101716346B (zh) * | 2009-12-16 | 2011-06-29 | 中山大学 | 一种超分子水凝胶基因载体材料及其制备方法和应用 |
| CN102634043A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-08-15 | 广州吉家庄生物科技有限公司 | 一种超分子水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN105616340A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-06-01 | 浙江工业大学 | 一种负载10-羟基喜树碱的超分子水凝胶体系及其制备方法 |
| CN106220858A (zh) * | 2016-08-13 | 2016-12-14 | 华南理工大学 | 一种滑动轮凝胶与利用巯基‑烯点击反应一步法制备滑动轮凝胶的方法 |
| CN106729700A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-05-31 | 天津千顺科技有限公司 | 表面胍基修饰的纳米佐剂材料及其制备方法与应用 |
| CN106867020A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-06-20 | 浙江大学 | 一种温度诱导的自愈合多孔材料及其制备方法和应用 |
| CN108504342A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-07 | 王建东 | 一种堵水剂的制备方法 |
| CN108578707A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-09-28 | 上海应用技术大学 | 一种负载吲哚美辛的超分子水凝胶及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100642220B1 (ko) * | 2005-07-12 | 2006-11-03 | 광주과학기술원 | 사이클로덱스트린과 폴리(옥시에틸렌)의 결합체 및 그제조방법 |
| CN100371020C (zh) * | 2006-01-27 | 2008-02-27 | 中山大学 | 一种原位快速形成可注射超分子结构水凝胶的制备方法及其应用 |
| CN100480291C (zh) * | 2007-06-15 | 2009-04-22 | 北京化工大学 | 一种超分子结构温度敏感性水凝胶的制备方法 |
| CN100535018C (zh) * | 2007-10-18 | 2009-09-02 | 上海交通大学 | 基于修饰环糊精的超支化超分子主体的制备方法 |
-
2008
- 2008-06-18 CN CN2008100480662A patent/CN101288782B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101716346B (zh) * | 2009-12-16 | 2011-06-29 | 中山大学 | 一种超分子水凝胶基因载体材料及其制备方法和应用 |
| CN102634043A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-08-15 | 广州吉家庄生物科技有限公司 | 一种超分子水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN102634043B (zh) * | 2012-04-27 | 2013-06-26 | 广州吉家庄生物科技有限公司 | 一种超分子水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN105616340B (zh) * | 2016-01-29 | 2018-11-20 | 浙江工业大学 | 一种负载10-羟基喜树碱的超分子水凝胶体系及其制备方法 |
| CN105616340A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-06-01 | 浙江工业大学 | 一种负载10-羟基喜树碱的超分子水凝胶体系及其制备方法 |
| CN106220858A (zh) * | 2016-08-13 | 2016-12-14 | 华南理工大学 | 一种滑动轮凝胶与利用巯基‑烯点击反应一步法制备滑动轮凝胶的方法 |
| CN106220858B (zh) * | 2016-08-13 | 2019-04-09 | 华南理工大学 | 一种滑动轮凝胶与利用巯基-烯点击反应一步法制备滑动轮凝胶的方法 |
| CN106729700A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-05-31 | 天津千顺科技有限公司 | 表面胍基修饰的纳米佐剂材料及其制备方法与应用 |
| CN106729700B (zh) * | 2016-12-08 | 2020-07-07 | 天津千顺科技有限公司 | 表面胍基修饰的纳米佐剂材料及其制备方法与应用 |
| CN106867020A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-06-20 | 浙江大学 | 一种温度诱导的自愈合多孔材料及其制备方法和应用 |
| CN106867020B (zh) * | 2017-01-24 | 2019-05-28 | 浙江大学 | 一种温度诱导的自愈合多孔材料及其制备方法和应用 |
| CN108504342A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-07 | 王建东 | 一种堵水剂的制备方法 |
| CN108578707A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-09-28 | 上海应用技术大学 | 一种负载吲哚美辛的超分子水凝胶及其制备方法 |
| CN108578707B (zh) * | 2018-07-11 | 2021-09-28 | 上海应用技术大学 | 一种负载吲哚美辛的超分子水凝胶及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101288782B (zh) | 2011-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101288782B (zh) | 一种高强度可生物降解超分子水凝胶的制备方法 | |
| Ichi et al. | Controllable erosion time and profile in poly (ethylene glycol) hydrogels by supramolecular structure of hydrolyzable polyrotaxane | |
| van de Manakker et al. | Self-assembling hydrogels based on β-cyclodextrin/cholesterol inclusion complexes | |
| KR100668046B1 (ko) | 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터블록 공중합체 및 이의 제조방법 | |
| US9572910B2 (en) | pH responsive self-healing hydrogels formed by boronate-catechol complexation | |
| Kim et al. | Thermoresponsive nanostructured polycarbonate block copolymers as biodegradable therapeutic delivery carriers | |
| Zhao et al. | Supramolecular hydrogels induced rapidly by inclusion complexation of poly (ε-caprolactone)− poly (ethylene glycol)− poly (ε-caprolactone) block copolymers with α-cyclodextrin in aqueous solutions | |
| CN100371020C (zh) | 一种原位快速形成可注射超分子结构水凝胶的制备方法及其应用 | |
| EP2222754B1 (en) | Thermoresponsive arginine-based hydrogels as biologic carriers | |
| CN103405773B (zh) | 一种可生物降解的温敏性原位水凝胶的制备与应用 | |
| CN101684174B (zh) | 两亲性可生物降解聚酯梳型接枝共聚物及其温敏原位凝胶体系 | |
| CN102181060A (zh) | 聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物及其制备方法 | |
| Herzberger et al. | Epicyanohydrin: polymerization by monomer activation gives access to nitrile-, amino-, and carboxyl-functional poly (ethylene glycol) | |
| CN100567374C (zh) | 一种可降解的温敏性化学交联水凝胶及其制备方法 | |
| Li | Cyclodextrin inclusion polymers forming hydrogels | |
| Zhao et al. | Fabrication of novel supramolecular hydrogels with high mechanical strength and adjustable thermosensitivity | |
| CN106543454A (zh) | 一种低溶胀可生物降解医用光聚合型水凝胶及其制备方法 | |
| Yoshida et al. | Biodegradable injectable polymer systems exhibiting temperature-responsive irreversible sol-to-gel transition by covalent bond formation | |
| Nguyen et al. | Bioresorbable pH-and temperature-responsive injectable hydrogels-incorporating electrosprayed particles for the sustained release of insulin | |
| Elshaarani et al. | Dextran-crosslinked glucose responsive nanogels with a self-regulated insulin release at physiological conditions | |
| JP5092369B2 (ja) | 球状粒子の製造方法 | |
| Yiğitoğlu et al. | Microwave-assisted synthesis of alginate-g-polyvinylpyrrolidone copolymer and its application in controlled drug release | |
| Lu et al. | Synthesis, characterization and properties of biodegradable polylactic acid-β-cyclodextrin cross-linked copolymer microgels | |
| CN103113579B (zh) | 聚谷氨酸衍生物及其水凝胶和制备方法 | |
| KR101236198B1 (ko) | 생체 작용 관능기가 곁사슬에 도입된 온도감응성 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체 및 이의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110831 Termination date: 20120618 |