CN101439206A

CN101439206A - 酶催化快速固化水凝胶的制备及其应用

Info

Publication number: CN101439206A
Application number: CNA2007101880117A
Authority: CN
Inventors: 郭倩; 张正才
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-05-27

Abstract

本发明涉及一种酶催化快速交联水凝胶的制备及其应用。此种水凝胶的前体是由带有活性酚羟基单元的生物相容性良好的大分子单体水溶液与作为催化剂的过氧化酶水溶液的混合溶液组成的(下称一号溶液)，在注入氧化剂(通常为低浓度双氧水，下称二号溶液)后该前体水溶液可迅速发生反应形成三维聚合物交联网络。鉴于一号溶液、二号溶液具有低粘度特性，适于输送和注射，并可快速交联形成凝胶网络，该水凝胶或通过其一号溶液，或者是二号溶液，或者是凝胶网络中添加具有特定性质的一种或多种组分后可用于血管栓塞治疗、癌症治疗、计划生育手术封堵剂、可注射组织工程支架材料、人体软组织填充剂、药物控释载体、以及手术防粘连膜等。

Description

酶催化快速固化水凝胶的制备及其应用

技术领域

本发明涉及一种酶催化快速固化水凝胶的制备与应用，属于医用生物材料领域。

背景技术

栓塞术治疗中所使用的栓塞剂是一种置入血管中用于封堵血液流通的物质。目前，栓塞术作为一种医疗手段已经得到广泛地应用，主要应用领域有：(1)控制出血方面，栓塞治疗可以控制体内多种原因引起的出血。(2)在血管性疾病治疗方面，如动静脉畸形、动静脉瘘以及动脉瘤等可用栓塞术来治疗。(3)肿瘤治疗方面，栓塞术治疗肿瘤，可分为手术前栓塞治疗与姑息性治疗两种。(4)消除病变器官的功能方面，主要用于脾和肾的栓塞治疗。此外，介入治疗方法的广泛采用，则更是拓展了栓塞术治疗的应用范围，已带来医疗实践的深刻变革。

在介入栓塞治疗中，栓塞剂的选择是决定治疗效果的关键因素。具体实施中，通常会根据医疗对象属性的不同，需要选择不同的栓塞剂。目前，在临床应用的主要栓塞剂有以下几类：

1.颗粒：

1)自体物质：血块、肌肉、脂肪、硬膜；

2)可吸收物质：明胶海绵、羧甲基纤维素；

3)不吸收物质：聚乙烯醇、各种质地的微球；

2.液体：氰基丙烯酸、碘化油、鱼肝油酸钠；

3.机械性栓子：螺圈、可脱球囊；

4.放射性微粒：载药微囊(球)；

5.电凝；

在介入治疗中，对使用的栓塞剂的要求通常有：首先传输要方便，具有流动性和低粘度，并且要求栓塞剂在传输中保持性质稳定，可以进行长距离的有效传输与注射。同时，针对不同的目标管腔，要求栓塞剂具有性能可调性，以满足不同的应用需要。栓塞剂在目标管腔中释放后要求能迅速功能化，不易返流，并且能有效封堵管腔。

目前，临床使用的栓塞剂中主要的栓塞材料有：自体血块、明胶海绵、聚乙烯醇、氰基丙烯酸盐、机械螺圈等。其中，自体血块主要应用于短期栓塞，并且多用于控制较小动脉出血。使用最广的明胶海绵与聚乙烯醇系固体颗粒，通过介入导管传输不方便，尤其是聚乙烯醇颗粒摩擦系数较大，容易发生堵管现象。此类栓塞剂主要针对中小内径血管。如要用于各种管径的血管，需要应用不同粒径大小的颗粒。机械性栓子如螺圈一般只应用于封堵大内径血管，虽然有着良好的临床效果，但在实施中要求更为复杂的输送设备和操作，且易因侧支循环的建立而影响长期疗效。液体栓塞剂如氰基丙烯酸的封堵原理为与目标血管血液作用而引发固化，临床操作难度大，容易发生血管误栓。

据此，在介入栓塞治疗中的理想栓塞材料应是，可以以液体形式输送，在目标血管中可迅速进行封堵，不导致返流与误栓，并且固化后具有较好的强度和粘接性，且具有可调性，以应用于大中小型不同血管的封堵。最后还要求此类材料具有良好的生物相容性。本发明目的在于公开一种可满足上述要求的酶催化快速固化水凝胶作为栓塞材料在介入治疗中的应用。

过氧化酶的催化聚合在过去二十年中得到了广泛的应用。人们发现这一类酶在氧化剂的存在下可以催化一系列带有供电子基团底物的自由基发生交联反应。该交联反应具有催化速度快，可在生理条件下进行和生物相容性好的特点。其中辣根酶(Horseradish Peroxidase，HRP)在低浓度双氧水的存在下，可以在水或生理介质中氧化一类带有酚羟基的化合物发生氧化聚合反应。USP 6982298中将带有酚羟基单元的酪胺通过酰胺键接枝到透明质酸分子中，通过HRP/H₂O₂氧化体系将其中酪胺的酚羟基氧化成自由基，进一步偶联形成二酚乃至多酚，从而构成交联点，制备出具有三维交联网络结构的水凝胶。虽然此类水凝胶具有良好的生物相容性，但是由于前体大分子即酪胺取代的透明质酸分子制备步骤繁琐，且不易控制取代率，交联速度较慢，同时所得到的水凝胶机械强度不理想，目前主要用于人工软骨方面。本发明采用人工合成的水溶性聚多醇大分子作为主要载体，将带有酚羟基单元的对羟基苯丙酸通过酯化反应连接到聚多醇大分子上，再通过HRP/H₂O₂氧化体系氧化交联其中的酚羟基单元从而得到三维交联的水凝胶网络，其交联结构如下：

其中，n为从1到1000000的自然数，R₁、R₂、R₃、R₄全部或部分为含有聚多醇成分的天然或合成大分子，并且R₁、R₂、R₃、R₄可以是具有相同的分子结构或者不同分子的结构。通过调节合成大分子的分子结构，可以达到改善水凝胶的交联反应速度和凝胶强度的目的，同时引入的酯键也可用于调节水凝胶的降解性能。该水凝胶前体为低粘度溶液，添加具有生理活性的物质后不影响其原有的易于输送、注射和快速凝胶化的性质，可用作癌症治疗，血管栓塞治疗和计划生育手术封堵剂、可注射组织工程支架材料、人体软组织填充剂、药物控释载体、以及手术防粘连膜等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酶催化快速固化水凝胶在介入栓塞治疗中的制备与应用。。涉及到一种新型的带有酚羟基的聚多醇化合物制备以及在HRP/H₂O₂氧化体系的作用下迅速氧化形成三维交联网络聚合物。聚多醇化合物指的是分子链中含有两个或两个以上羟基的水溶性大分子，羟基可以在端基，也可以以侧链的形式处在分子链中间的位置。该羟基可通过亲核取代反应与带有酚羟基的化合物形成酯键，借此将其引入到分子结构中。所接入的酚羟基单元可以通过过氧化物酶与氧化剂的作用，形成如发明简要中所示的C-C或者C-O-C键，形成交联点，从而得到三维交联网络。

这种新型带有酚羟基聚多醇化合物在HRP/H₂O₂氧化体系的作用下快速氧化交联形成三维交联网络聚合物，可在酚羟基聚多醇化合物或HRP/H₂O₂或三维交联网络聚合物中添加具有生理活性的物质，从而发挥治疗作用。

本发明的主要内容为：

本发明含有如下结构的三维交联体：

其中，n为从1到1000000的自然数，R₁、R₂、R₃、R4全部或部分为含有聚多醇成分的天然或合成大分子，并且R₁、R₂、R₃、R₄可以是具有相同的分子结构或者不同分子的结构。其中聚多醇上的醇羟基可以是在端基，也可以以侧链的形式出现在分子链中间部位。其中接入的酚羟基单元可以通过过氧化物酶与氧化剂的作用生成C-C或者C-O-C键，形成交联点，从而得到三维交联网络。

其中聚多醇是含有大分子组分的聚醚或者聚酯，或者它们的共聚物。

其中聚多醇部分或者全部含有聚乙二醇组分；聚乙二醇与聚丙二醇的共聚组分；聚乙二醇与聚乙醇酸的共聚组分；聚乙二醇与聚乳酸的共聚组分；聚乙二醇与聚己内酯的共聚组分。

其中聚多醇部分或者全部含有聚乙烯醇，聚乙烯基吡咯烷酮，聚丙烯酰胺，聚(甲基)丙烯酸羟乙酯的均聚或者它们的共聚组分。

其中聚多醇部分或者全部为透明质酸，壳聚糖，肝素，葡聚糖。

其中交联体的形成是在聚多醇的分子链上引入带有酚羟基的化合物，再通过酚羟基单元中两个或者多个之间在HRP/H2O2的作用下氧化交联构建出三维交联聚合物网络。

其中，带有酚羟基单元的化合物部分或者全部为对羟基苯丙酸，对羟基苯乙酸，酪氨酸，3，4-二羟基苯丙氨酸。

本发明所涉及的水凝胶主要通过两步反应来实现的：(一)制备带有酚羟基活性单元的水溶性功能大分子；(二)然后再通过氧化还原酶及氧化剂的作用，形成三维交联聚合物网络。

第一步中利用带有酚羟基的化合物，如对羟基苯丙酸，对羟基苯乙酸，酪氨酸，以及3，4-二羟基苯丙氨酸的羧基与聚多醇大分子的羟基发生酯化反应，将酚羟基单元引入到大分子链中。本发明优选对羟基苯丙酸。

聚多醇可以是双官能度或者是多官能度(指分子链中的醇羟基的数目)，羟基单元位置可以在端基上或者是分子链中侧链上，大分子可以是均聚物也可以是共聚物。本发明优先选用一类水溶性，且具有良好生物相容性的大分子，如目前在生物医用材料领域得到广泛应用的聚乙二醇(PEG)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚乙烯醇(PVA)，聚丙烯酰胺，聚(甲基)丙烯酸羟乙酯，以及透明质酸，壳聚糖，肝素，海藻酸，葡聚糖等具有良好生物相容性的天然大分子。本发明优选具有代表性的双和四官能度的聚乙二醇，聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物(Pluronic F127)进行实例介绍，详细过程见实施例1-3。

本发明涉及的第一步反应是酯化反应，采用对甲苯磺酸作为催化剂，甲苯作为携水剂，在高温下，利用除水器除去反应中生成的水分子，将反应平衡移向生成酯化产物方向。

在本发明涉及的第二步反应是交联体的制备过程，在过氧化还原酶的催化下，利用氧化剂将第一步反应所引入的酚羟基单元连接起来，其交联结构如发明简要中所示。优先采用辣根过氧化物酶作为催化剂和双氧水作为氧化剂。HRP在低浓度的双氧水的存在下，可以氧化交联一系列酚羟基单元。此类反应作为一种重要的酶促反应，已经得到广泛的应用，其中包括免疫化学检测，环保聚苯酚树脂的合成，酶化学传感器等领域。此外，HRP已经实现商业化生产，主要从山葵植物的根部中提取。山葵根本身是一种调味品和保健品原料。

HRP/H₂O₂的催化机理如附图1所示(Chem Rev，2001，101，3793-3818)。

HRP中的催化中心为铁离子。在一分子双氧水的作用下，可以将两个苯酚单体氧化成如附图2所示的自由基形式。

所生成的苯酚自由基可以通过电子共振，在以上结构中进行变化。三种共振结构的自由基的位置分别为酚羟基上的氧，和两个邻位上的碳。

当两个邻位上带有自由基的苯酚进行自由基偶合时，会形成C—C键。若一个邻位带有自由基的苯酚与酚羟基氧上带有自由基的苯酚单体偶合时，则会形成C—O—C键。生成的苯酚二聚体进一步与所形成的苯酚自由基发生自由基转移反应则生成苯酚二聚体自由基，也同时具有多种共振结构，再与新的自由基进行偶合，形成三聚体，四聚体等，最终苯酚单体的连接方式则为一种C—C与C—O—C无规连接。具体反应机理与连接形式如附图3所示。

如果使用过氧化物酶和氧化剂体系使第一步中制备出的接有酚羟基单元的聚多醇大分子发生交联反应时，则此聚多酚的交联点结构如附图4所示。

为简洁起见，附图4中只简单地列举了三个酚羟基单元可能的连接情况，实际中它可能是两个或者多个酚羟基连接而成。其中A，B，C，分别代表聚多醇大分子，它们可以是同一分子链或者是不同的分子链。本发明的图示中将此类交联结构均用波浪线表示。从图中可见，此聚多酚的存在将构建出聚合物交联网络。

此类交联反应是在过氧化物酶的催化下进行的。这种酶促反应具有比普通化学催化剂反应更高的反应速率，并且可以在水溶液中于室温下进行，同样也可以在生理条件，如温度为37℃，pH为7.4条件下进行反应。同时反应中只需要加入低浓度的氧化剂(通常为双氧水水溶液)即可迅速进行。这表明，本发明中涉及的交联反应可以在生理条件下进行，快速生成水凝胶。也可以在体内，在所需要的手术操作位置，迅速反应形成凝胶体。如在需要栓塞的管腔位置，分别注入带有酚羟基大分子单体和氧化还原酶的水溶液与氧化剂的水溶液，混合后可以在原位快速凝胶化，从而达到封堵血管或其他管道的目的。水凝胶可以是大分子单体上的酚羟基单元相互反应，也可以与其它存在的酚羟基单元，如体内组织与细胞膜上蛋白质中酪氨酸残基上的酚羟基反应，这样更有利于凝胶材料与血管或其他组织的界面粘接作用，大大提高栓塞治疗的效果。

由于水凝胶的生成需要带有酚羟基的大分子和过氧化物酶与氧化剂共同作用。这样在制备水凝胶时，可以选择带有酚羟基取代的大分子溶液(如双对羟基苯丙酸取代的聚乙二醇)与过氧化物酶混合配制成溶液，同时将氧化剂(如双氧水)也配制成溶液，再在指定的位置将二者同时或者先后加入，混合后即生成水凝胶。也可以将带有酚羟基取代的大分子与氧化剂混合配制成溶液，将过氧化物酶也配制成溶液，在指定的位置将二者同时或者先后加入，混合后也即可生成凝胶。或者采用其他方式的配制，只需注意不可将过氧化物酶与氧化剂在反应前混合到一起，这样将降低催化效果，并且当氧化剂浓度较高，或者混合时间较长时将会使酶失活。

通过上述方法制备出的水凝胶具有反应速度快，粘接强度高的特点。凝胶化速度与溶液中酚羟基单元的浓度，过氧化物酶与氧化剂的浓度，反应温度等条件都有关系。在本发明实例中，采用对双羟基苯丙酸取代的聚乙二醇(Mn＝4000)作为大分子单体，将1ml(200mg/ml)大分子单体溶液与1mg HRP(250unit/mg)配制成一号溶液，采用双氧水(0.5％)作为二号溶液。向一号溶液中快速加入定量的二号溶液，将会在0.5-1s内凝胶化，所得凝胶弹性模量高达10kPa以上。当然本发明所涉及的水凝胶不局限于此，还可包括其它含酚羟基(如酪氨酸，对羟基苯乙酸，3，4-二羟基苯丙氨酸等)取代的聚多醇(如端羟基或者侧链上含有羟基的水溶性大分子，合成或天然大分子等)，与过氧化物酶(如酪氨酸酶，漆酶等)和氧化剂的作用下，也可以进行酶促聚合交联生成水凝胶。包括凝胶条件的选择也不局限于实例中所介绍的，这些都是可调节因素，以制备出符合各种使用性能要求的水凝胶聚合物。

此外，因为凝胶的交联可以在生理条件下进行，一些具有生理活性的物质，如活性多肽，胶原蛋白，明胶活性生长因子，荷尔蒙，甚至活体细胞以及单克隆抗体等，也可以作为添加组分添加到预聚体或凝胶网络中，从而得到一类具有生理活性的水凝胶，作为可注射组织工程支架材料、人体软组织填充剂、以及手术防粘连膜等。

同样，也可以在凝胶体系中添加具有药理活性的药物，用于发挥治疗功效，包括抗癌药物、抗生素、微生物免疫抑制剂、激素与抗凝血剂。如在前述的一号溶液中添加常用的消炎药诺氟沙星，妇科用药米非司酮，抗肿瘤药物紫杉醇、达那唑、比柔诺星、嘌呤类、嘧啶类特别是5-氟尿嘧啶和5-氟胞嘧啶等，微生物免疫抑制剂选自环孢霉素A，FK506及其同系物，雷帕霉素及其衍生物，环孢霉素C，麦考酚酸，布雷菲，德菌素A；激素选自糖皮质类固醇类等；抗凝血剂选自肝素钠、华法林钠、醋硝香豆素、尿激酶、吲哚布芬等。再用氧化剂进行交联固化。包裹在水凝胶中的药物分子将会随着水凝胶的溶胀或者物质交换，扩散出去，在目标位置发生药物治疗功效。通过控制水凝胶的结构与性能，可以实现对药物的控释。此类水凝胶可用于药物控释载体。

同时，因为此类凝胶网络的构建快捷而可靠，可以通过在凝胶中添加其它组份以拓展或改善凝胶的各种性能。如再交联体中可添加显影剂特别是硫酸钡和含碘显影剂来改善显影性能。又如在前述的一号溶液中，加入透明质酸，壳聚糖，纤维素等具有良好生物相容性的天然大分子。混合均匀后，再加入氧化剂进行氧化交联，添加的组分将会被锁入到形成的三维交联网络中形成半互穿网络，以改善凝胶的性能，如物理机械性能，亲水性能，生物相容性和可降解性等。

需要进一步说明的是，在上述添加其它组份水凝胶的制备中，添加组份可以通过共混或者共溶的形式混入到一号溶液中，或者是二号溶液中。再将一号与二号溶液混合，制备出含有添加组份的水凝胶。

此类水凝胶具有固化速度快，机械强度高，生物相容性好等特点，可以作为目前介入栓塞治疗中的栓塞材料。其作为栓塞材料至少具有以下几方面的优势：

1.生物相容性好，无毒或者低毒。水凝胶主要由预聚物(酚羟基取代的聚多醇大分子)，酶、固化剂组成。其中预聚物可优选由生物相容性良好的多官能度PEG组分或其与聚环氧丙烷组成的共聚物组分；采用的酶优选为人体中含有的微量辣根过氧化物酶；固化剂优选通常用于外科手术中消毒剂的低浓度双氧水。

2.预聚物与固化剂为液体，方便输送与注射，可直接借助介入治疗的多种手段来实现。

3.固化时间快，效果好，由于采用酶促交联，最快可达0.5-1s，比通常的化学方法快10-100倍以上。

4.在药物治疗方面，可以将治疗药物添加至液体的预聚物中，固化时，药物将被包裹在水凝胶的交联网络中，并随着水凝胶的溶涨，慢慢扩散出来，实现药物控释治疗的作用。

5.可添加其它功能试剂如显影剂，凝血剂等，实现栓塞材料的多功能化和可监视化。

6.可以同时应用于中小内径的血管栓塞，由于水凝胶由液体转化为凝胶的特性，可以深入到各种管径的管腔中，从而达到快速原位固化实现栓塞的目地。

7.降解时间可控，通过控制交联密度，可以调节栓塞的降解时间。

8.水凝胶物理机械性能可控，可以通过调节预聚物的分子结构，或者添加其它非交联分子，改善和调节水凝胶材料的物理机械性能。

本发明所涉及其他方面或者更详细的信息，可以从以下列举的实例中获得，但不局限于这些实例，任何与此相似的改动如添加其它抗癌药物都属于本专利范围。

附图说明

图1是HRP/H₂O₂的催化机理图；

图2是自由基形式图；

图3是反应机理与连接形式图；

图4聚多酚的交联点结构图。

具体实施方式

实施例一

对羟基苯丙酸取代的双官能度聚乙二醇单体的合成

在25ml单口烧瓶中一次性加入20g双官能度聚乙二醇(Mn＝4000，5mmol)，和3.32g对羟基苯丙酸(20mmol)与400mg对甲苯磺酸，然后加入60ml甲苯。在烧瓶上连接分水器，在分水器上再连接球形冷凝管，冷凝管上端通氮气保护。在快速磁力搅拌下，将反应体系升温至110～150℃，让甲苯产生持续的回流，带出反应副产物水，并在分水器中水沉降至下层。反应一般为4～12小时。反应完毕后，用过量乙醚沉淀出反应产物。然后采用溶解-沉淀法，二氯甲烷作溶剂与无水乙醚作沉淀剂反复提纯三次。将最后所得产物放入干燥箱中真空常温干燥至恒重。

实施例二

对羟基苯丙酸取代的四官能度聚乙二醇单体的合成

与实例1中的方法类似。在250ml单口烧瓶中一次性加入18g四官能度聚乙二醇(Mn＝36000，0.5mmol)，和2656g对羟基苯丙酸(16mmol)与200mg对甲苯磺酸，然后加入60ml甲苯，并加入磁力搅拌子。在单口烧瓶上连接分水器，在分水器上再连接球形冷凝管，冷凝管上端通氮气保护。在快速磁力搅拌下，将反应体系升温至110～150℃，让甲苯产生持续的回流，带出反应副产物水，并在分水器中水沉降至下层。反应一般为4～12小时以上。反应完毕后，用乙醚沉淀出反应产物。并采用溶解-沉淀法，利用二氯甲烷作溶剂与无水乙醚作沉淀剂反复提纯三次。将最后所得产物放入干燥箱真空常温干燥至恒重。

实施例三

对羟基苯丙酸端取代的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇共聚物(Pluronic F127)的合成

与实例1中的方法类似。在250ml单口烧瓶中一次性加入12.6gPluronic F127(Mn＝12600，1mmol)，和1.328g对羟基苯丙酸(8mmol)与160mg对甲苯磺酸，然后倒入60ml甲苯。在单口烧瓶上连接作为分水器，在分水器上再连接球形冷凝管，冷凝管上端通氮气保护。装置连接完毕后在快速磁力搅拌下，将反应体系升温至110～150℃，让甲苯产生持续的回流，带出反应副产物水，并在分水器中水沉降至下层。反应一般为4～12小时以上。反应完毕后，将所得出的甲苯溶液冷却至0℃以下，用冷无水甲醇沉淀出反应产物。并采用溶解-沉淀法，利用二氯甲烷作溶剂与无水甲醇作沉淀剂，在低温下(通常0℃以下)反复提纯三次，将最后所得产物放入干燥箱真空常温干燥至恒重。

实施例四

辣根过氧化物酶/双氧水交联水凝胶的制备

在此实例中，将接有酚羟基的单元的大分子单体称作为预聚体。本实例中预聚体采用的是实例1中合成的大分子单体。分别配制50mg/ml(A)，100mg/ml(B)，200mg/ml(C)的预聚体溶液，并且分别取1ml加入1mg HRP(250unit/mg)，使其溶解于溶液中，配制成一号溶液。另外配制浓度为0.5％的双氧水溶液，为二号溶液。将化学计量的二号溶液分别快速的加入一号溶液中，可以在0.5-2s的时间内迅速生成水凝胶。所制备出的水凝胶呈浅黄色透明状。可以观察到随着预聚体浓度的增加，所得水凝胶的弹性模量也相应地增加，当初始浓度为200mg/ml时，其最大弹性模量可以达到10kPa以上。同时，水凝胶的紫外吸收强度与荧光强度也相应随着预聚体浓度的增加而加强，主要是由于高浓度下的聚多酚单元密度更高而致。并且荧光光谱中，发射波长约为316nm，也进一步证实了聚多酚结构的存在。

实施例五

辣根过氧化物酶/双氧水交联水凝胶的制备

在此实例中，将接有酚羟基的单元的大分子单体称作为预聚体。本实例中预聚体采用的是实例2和3中合成的大分子单体。分别配制浓度为100mg/ml的大分子单体水溶液，并且分别取1ml加入1mg HRP(250unit/mg)，使其溶解于溶液中，配制成一号溶液。另外配制浓度为0.5％的双氧水溶液，为二号溶液。将化学计量的二号溶液分别快速的加入一号溶液中，观察到可以在1-3s的时间内迅速生成水凝胶。

实施例六

添加透明质酸水凝胶的制备

在此实例中，将接有酚羟基的单元的大分子单体称作为预聚体。本实例中预聚体采用的是实例1中合成的大分子单体。采用可溶于水的天然大分子透明质酸作为添加组分加入至凝胶体系中。

对于透明质酸，将5mg透明质酸加入到1ml预聚体水溶液中(100mg/ml)，再加入1mg HRP(250unit/mg)，搅拌溶解。配制为一号溶液。另外配制浓度为0.5％的双氧水溶液，为二号溶液。将化学计量的二号溶液分别快速的加入一号溶液中，在2s内可以观察到水凝胶的生成，所制备出的水凝胶呈浅黄色透明状，具有比实例4中更好的柔韧性。

实施例七

添加生理活性物质(一种多肽)甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸-络氨酸(GRGDSY)水凝胶的制备

在此实例中，将接有酚羟基的单元的大分子单体称作为预聚体。本实例中预聚体采用的是实例1中合成的大分子单体。以溶于水的甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸-络氨酸(GRGDSY)作为添加组分加入至凝胶体系中。

对于甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸-络氨酸(GRGDSY)，将10微克甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸-络氨酸(GRGDSY)加入到1ml预聚体水溶液中(100mg/ml)，再加入1mg HRP(250unit/mg)，搅拌均匀，呈白色混浊状。另外配制浓度为0.5％的双氧水溶液，为二号溶液。将二号溶液分别快速的加入一号溶液中，可以在5s内迅速凝胶，所制备出的水凝胶呈透明状。甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸-络氨酸(GRGDSY)以微小颗粒形式被包裹在交联网络中。

实施例八

添加诺氟沙星水凝胶的制备

在此实例中，将接有酚羟基的单元的大分子单体称作为预聚体。本实例中预聚体采用的是实例1中合成的大分子单体。以不溶于水的消炎药诺氟沙星作为添加组分加入至凝胶体系中。

对于诺氟沙星，将10mg诺氟沙星粉末加入到1ml预聚体水溶液中(100mg/ml)，再加入1mg HRP(250unit/mg)，搅拌均匀，呈白色混浊状。另外配制浓度为0.5％的双氧水溶液，为二号溶液。将化学计量的二号溶液分别快速的加入一号溶液中，可以在3s内迅速凝胶，所制备出的水凝胶呈浅黄色不透明状。诺氟沙星以微小颗粒形式被包裹在交联网络中。

实施例九

添加抗肿瘤药物紫杉醇水凝胶的制备

在此实例中，将接有酚羟基的单元的大分子单体称作为预聚体。本实例中预聚体采用的是实例1中合成的大分子单体。以抗肿瘤药物紫杉醇作为添加组分加入至凝胶体系中。

对于抗肿瘤药物紫杉醇，将10微克抗肿瘤药物紫杉醇加入到1ml预聚体水溶液中(100mg/ml)，再加入1mg HRP(250unit/mg)，搅拌均匀，呈白色混浊状。另外配制浓度为0.5％的双氧水溶液，为二号溶液。将化学计量的二号溶液分别快速的加入一号溶液中，可以在5s内迅速凝胶。抗肿瘤药物紫杉醇以微小颗粒形式被包裹在交联网络中。

实施例十

添加抗肿瘤药物紫杉醇以及显影剂硫酸钡水凝胶的制备

在此实例中，将接有酚羟基的单元的大分子单体称作为预聚体。本实例中预聚体采用的是实例1中合成的大分子单体。以抗肿瘤药物紫杉醇以及显影剂硫酸钡作为添加组分加入至凝胶体系中。

对于抗肿瘤药物紫杉醇以及显影剂硫酸钡，将10微克抗肿瘤药物紫杉醇以及10微克显影剂硫酸钡加入到1ml预聚体水溶液中(100mg/ml)，再加入1mg HRP(250unit/mg)，搅拌均匀，呈白色混浊状。另外配制浓度为0.5％的双氧水溶液，为二号溶液。将化学计量的二号溶液分别快速的加入一号溶液中，可以在5s内迅速凝胶。抗肿瘤药物紫杉醇以及显影剂硫酸钡以微小颗粒形式被包裹在交联网络中。

Claims

1.一种酶催化或酶促快速固化水凝胶，其特征在于，含有如下结构的三维交联体：

其中，n为从1到1000000的自然数，R₁、R₂、R₃、R₄全部或部分为含有聚多醇成分的天然或合成大分子，并且R₁、R₂、R₃、R₄可以是具有相同的分子结构或者不同分子的结构，其中聚多醇上的醇羟基可以是在端基，也可以是以侧链的形式出现在分子链中间部位，聚多醇分子链上的醇羟基，通过与含酚羟基的化合物反应引入酚羟基单元，其中的两个或者多个酚羟基之间在HRP/H₂O₂的作用下氧化交联构建出三维交联网络。

2.按照权利要求1所述的一种酶促快速交联水凝胶，其特征在于：其中聚多醇是含有大分子组分的聚醚或者聚酯，或者它们的共聚物。

3.按照权利要求2所述的一种酶促快速交联水凝胶，其特征在于：其中聚多醇部分或者全部含有聚乙二醇组分；聚乙二醇与聚丙二醇的共聚组分；聚乙二醇与聚乙醇酸的共聚组分；聚乙二醇与聚乳酸的共聚组分；聚乙二醇与聚己内酯的共聚组分。

4.按照权利要求2所述的一种酶促快速交联水凝胶，其特征在于：其中聚多醇部分或者全部含有聚乙烯醇，聚乙烯基吡咯烷酮，聚丙烯酰胺，聚(甲基)丙烯酸羟乙酯的均聚或者它们的共聚组分。

5.按照权利要求2所述的一种酶促快速交联水凝胶，其特征在于：其中聚多醇部分或者全部为透明质酸，壳聚糖，肝素，海藻酸，葡聚糖。

6.按照权利要求1所述的一种酶促快速交联水凝胶，其特征在于：其中交联体的形成是在聚多醇的分子链上引入带有酚羟基的化合物，再通过酚羟基单元中两个或者多个之间在过氧化酶的催化下，通过氧化剂的氧化交联构建出三维交联网络。

7.按照权利要求6所述的一种酶促快速交联水凝胶，其特征在于：其中，带有酚羟基单元的化合物部分或者全部为对羟基苯丙酸，对羟基苯乙酸，酪氨酸，3，4-二羟基苯丙氨酸。

8.按照权利要求7所述的一种酶促快速交联水凝胶，其特征在于：其中交联体的形成是在聚乙二醇或在聚乙二醇与聚丙二醇共聚物的端羟基位置上引入对羟基苯丙酸，再通过酚羟基单元中两个或者多个之间在过氧化酶的催化下，通过氧化剂的氧化交联构建出交联网络。

9.按照权利要求1所述的一种酶促快速交联凝胶，其应用在于：其一号溶液，或者是二号溶液，或者是凝胶网络中，可以添加具有生理活性的物质，如活性多肽，胶原蛋白，明胶，活性生长因子，荷尔蒙，或者活体细胞以及单克隆抗体等，从而得到一类具有生理活性的水凝胶。

10.按照权利要求1所述的一种酶促快速交联水凝胶，其应用在于：在其一号溶液，或者是二号溶液，或者是凝胶网络中，添加一种或多种药物治疗剂：包括抗癌药物、抗生素、微生物免疫抑制剂、激素与抗凝血剂，从而得到一类具有药物治疗作用的水凝胶。

11.按照权利要求1或9或10所述的凝胶，其特征在于，可以通过在其中添加其它组份以拓展或改善凝胶的各种性能，如在预聚体或凝胶网络中可添加显影剂特别是硫酸钡和含碘显影剂来改善显影性能，又如加入透明质酸，壳聚糖，纤维素等具有良好生物相容性的天然大分子，以改善凝胶的性能，如物理机械性能，亲水性能，生物相容性和可降解性等。

12.按照权利要求1或9或10或11所述的凝胶，其特征在于，可作为介入栓塞治疗中的栓塞剂外，还可用作注射组织工程支架材料、人体软组织填充剂、药物控释载体、手术防粘连膜以及癌症治疗等。