CN102942695B

CN102942695B - 聚合物、葡萄糖纳米凝胶、葡萄糖纳米凝胶组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN102942695B
Application number: CN201210512665.1A
Authority: CN
Inventors: 陈学思; 赵丽; 肖春生; 丁建勋; 何盼; 汤朝晖
Original assignee: Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Current assignee: Changzhou Institute Of Energy Storage Materials & Devices
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: CN102942695A

Abstract

本发明提供了具有式（I）结构的聚合物、具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶、具有式（I）结构的聚合物的制备方法、具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶的制备方法以及一种葡萄糖纳米凝胶组合物。本发明制备的具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶由包括聚乙二醇单甲醚亲水链段和聚谷氨酸酯疏水链段的聚合物在硼酸衍生物交联剂的作用下反应得到，聚乙二醇单甲醚和聚谷氨酸酯均具有良好的生物相容性，聚谷氨酸酯具有良好的生物降解性，因此，具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性；硼酸衍生物交联剂中的硼酸基团具有葡萄糖敏感性，可对葡萄糖浓度变化作出迅速反应，有利于药物迅速释放，提高药物疗效。

式（II）

Description

聚合物、葡萄糖纳米凝胶、葡萄糖纳米凝胶组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及聚合物、葡萄糖纳米凝胶、葡萄糖纳米凝胶组合物及其制备方法。

背景技术

目前糖尿病患者人数呈现急剧增加的趋势，世界卫生组织（WHO）预计2030年全球糖尿病患者人数将增至3.66亿，其中在中国就有4.2千万，可见对于糖尿病的治疗已迫在眉睫。糖尿病是一种体内胰岛素分泌不足而造成的血糖升高尿中含糖的内源性疾病，对于糖尿病的治疗临床上一般采取注射胰岛素的方法。虽然注射胰岛素能够快速达到降低血糖的目的，但每天数次注射胰岛素不仅麻烦，而且会出现皮肤红肿、痛痒、硬结、感染等严重的副作用，给病人带来了极大的身心痛苦。

环境敏感型材料是能够响应外界环境刺激，如温度、离子浓度、pH值、葡萄糖等，并发生相应变化的一类高分子材料。目前，常用的环境敏感材料包括：智能凝胶、压电材料、磁致伸缩材料、电致伸缩材料、形状记忆合金、自监测自修复复合材料等。其中，智能凝胶中葡萄糖敏感材料由于能够响应葡萄糖浓度的变化而发生相应性能的改变，从而将所担载胰岛素等治疗糖尿病的药物释放出来而得到广泛的研究。

常用于葡萄糖敏感胰岛素自调式给药的材料主要有三类：基于凝集素伴刀豆球A（Con A）的材料、基于葡萄糖氧化酶（GOD）的材料和基于苯硼酸（PBA）的材料。由于生物毒性和不稳定性限制了Con A和GOD作为葡萄糖敏感胰岛素传递系统的应用，所以，基于苯硼酸（PBA）的葡萄糖敏感材料在治疗糖尿病的研究中具有更广阔的前景。

现有技术公开了多种含有苯硼酸的葡萄糖敏感纳米凝胶材料，如ValérieRavaine等用聚N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）、苯硼酸、交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和乙二醇二（甲基丙烯酸）酯制备得到了对葡萄糖浓度十分敏感的纳米凝胶（Langmuir,2011,27(20),p12693-12701）；现有技术也公开了一种聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-4-丙烯基吡啶-co-丙烯酰氨基苯硼酸）葡萄糖敏感纳米凝胶，所采用的交联剂仍然是N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（Macromol.Chem.Phys.,2011,212,p1510-1514）。上述葡萄糖纳米凝胶对葡萄糖浓度均较为敏感，但均采用不可生物降解类材料和化学交联的方法制备，因此得到的葡萄糖纳米凝胶生物降解性差、生物相容性差，因而其应用领域受到极大限制。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种葡萄糖纳米凝胶，本发明提供的葡萄糖纳米凝胶具有良好的生物降解性、生物相容性和葡萄糖敏感性。

本发明提供了具有式（I）结构的聚合物，

式（I）；

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，20≤n≤150；0.1≤i/（i+j）≤1。

本发明提供了具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶，

式（II）；

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，20≤n≤150；0.1≤i/（i+j）≤1,1≤k≤9。

优选的，0.3≤i/（i+j）≤0.7。

优选的，2≤k≤7。

相应的，本发明提供了具有式（I）结构的聚合物的制备方法，包括以下步骤：

将具有式（III）结构的聚合物和2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷在催化剂的作用下反应得到具有式（I）结构的聚合物；

式（III）；

式（I）；

优选的，所述催化剂包括五甲基二乙烯三胺和溴化亚铜。

优选的，所述式（III）结构的聚合物中炔基基团和2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷中叠氮基团的摩尔比为1:1~20。

优选的，具有式（III）结构的聚合物的制备方法包括以下步骤：

具有式（IV）结构的化合物和具有式（V）结构的化合物在端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐的作用下发生开环聚合反应，得到具有式（III）结构的聚合物；

式（III）；

相应的，本发明提供了一种具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶的制备方法，包括以下步骤：

将具有式（I）结构的聚合物在具有式（VI）结构的硼酸衍生物交联剂的作用下，生成具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶；

式（I）；

式（VI）；

式（II）；

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，20≤n≤150；0.1≤i/（i+j）≤1；1≤k≤9。

优选的，所述硼酸衍生物交联剂为丙二酰氨基苯硼酸、丁二酰氨基苯硼酸、戊二酰氨基苯硼酸、己二酰氨基苯硼酸、庚二酰氨基苯硼酸、辛二酰氨基苯硼酸中的一种。

本发明还提供了一种葡萄糖纳米凝胶组合物，其特征在于，包括具有式（II）结构的聚合物和药物，

式（II）；

与现有技术相比，本发明提供了具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶，所述葡萄糖纳米凝胶由包括聚乙二醇单甲醚亲水链段和聚谷氨酸酯疏水链段的聚合物在硼酸衍生物交联剂的作用下反应得到，其中，聚乙二醇单甲醚和聚谷氨酸酯均具有良好的生物相容性，聚谷氨酸酯具有良好的生物降解性，因此，具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性，能在生物体内降解而不会对生物体产生危害；硼酸衍生物交联剂中的硼酸基团具有葡萄糖敏感性，可对葡萄糖浓度的变化作出迅速的反应，有利于药物的迅速释放，提高药物的疗效。

附图说明

图1为本发明实施例15提供的葡萄糖敏纳米凝胶组合物的药物释放与葡萄糖浓度的曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种具有式（I）结构的聚合物，

式（I）；

其中，m为聚合度，55≤m≤250，优选为100≤m≤200，更优选为110≤m≤150；n为聚合度，20≤n≤150，优选为30≤n≤120，更优选为40≤n≤100；

0.1≤i/（i+j）≤1，优选为0.1≤i/（i+j）＜1，更优选为0.3≤i/（i+j）≤0.7，最优选为0.4≤i/（i+j）≤0.7。

本发明提供了一种具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶，

式（II）；

0.1≤i/（i+j）≤1，优选为0.1≤i/（i+j）＜1，更优选为0.3≤i/（i+j）≤0.7，最优选为0.4≤i/（i+j）≤0.7；1≤k≤9，优选为2≤k≤7，更优选为3≤k≤5。

本发明还提供了一种具有式（I）结构的聚合物的制备方法，包括以下步骤：

式（III）；

式（I）；

在本发明中，将具有式（III）结构的聚合物和2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷在催化剂的作用下反应，得到具有式（I）结构的聚合物。所述催化剂优选为五甲基二乙烯三胺和溴化亚铜。优选为，具有式（III）结构的聚合物、2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷和五甲基二乙烯三胺（PMDETA）置于小安瓶中，加入溶剂溶解上述混合物；所述溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺；所述式（III）结构的聚合物中炔基基团和2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷中叠氮基团的摩尔比优选为1:1~20，更优选为1:2~10，最优选为1:3~5；本发明对所述溶解的方式并无限制，本领域技术人员熟知的溶解方式即可。

将具有式（III）结构的聚合物、2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷和五甲基二乙烯三胺（PMDETA）混合物溶解后，优选为在除氧的条件下加入CuBr进行反应；本发明对所述除氧方式并无限制，本领域技术人员熟知的除氧方式即可。所述反应温度优选为室温，所述反应时间优选为2~4天。

反应结束后，优选将反应产物透析并冻干，得到具有式（I）结构的聚合物。本发明对所述透析方式并无限制，本领域技术人员熟知的透析方式即可。本发明对所述冻干方式并无限制，本领域技术人员熟知的冻干方式即可。

本发明对于所述式（III）结构的聚合物的来源没有特殊限制，优选按照以下方法制备：

具有式（IV）结构的化合物和具有式（V）结构的化合物在端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐的作用下发生开环聚合反应，得到具有式（III）结构的聚合物。

式（III）；

本发明优选在端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐引发剂的作用下，使具有式（IV）结构的化合物和具有式（V）结构的化合物发生开环聚合反应，得到具有式（III）结构的聚合物。本发明首先将具有式（IV）结构的化合物和具有式（V）结构的化合物溶解于溶剂中，加入端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐进行反应，得到反应产物。所述溶剂优选为无水溶剂，更优选为无水N，N-二甲基甲酰胺；所述与式（IV）结构的化合物和具有式（V）结构的化合物摩尔数总和与端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐中氨基的摩尔数的比例优选为（20~150）：1，更优选为（30~120）：1，最优选为（40~100）：1；所述具有式（IV）结构的化合物和具有式（V）结构的化合物的摩尔比优选为1：0.5~20，更优选为1：0.8~10，最优选为1：1~5；所述加入端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐的方式优选为在搅拌的条件下加入；所述反应优选为在搅拌的条件下进行反应；所述反应温度优选为20℃~30℃，更优选为22℃~28℃；所述反应的时间优选为50h~100h，更优选为60h~80h。

反应结束后，优选将得到的反应产物沉降、过滤、洗涤、干燥后，得到具有式（III）结构的聚合物。所述沉降剂优选为乙醚；所述乙醚的体积优选为溶剂的9~11倍体积；本发明对于所述过滤和洗涤方式并无限制，本领域技术人员熟知的过滤和洗涤方式即可。所述干燥温度优选为20℃~30℃；所述干燥方式优选为真空干燥。干燥后，得到具有式（III）结构的聚合物。所述具有式（III）结构的聚合物的数均分子量优选为12700~62900，更优选为16500~51300，最优选为20400~43600。

本发明对于所述端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐的来源没有特殊限制，优选按照以下方式制备：

将聚乙二醇单甲醚和甲苯除水后，用溶剂溶解，加入三乙胺和甲基磺酰氯进行反应，得到甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯；

将所述甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯和氯化铵溶于氨水中反应，得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐。

具体为，将聚乙二醇单甲醚用甲苯共沸除水后，用溶剂溶解；所述除水方式优选为共沸除水；所述溶剂优选为无水二氯甲烷；溶解后加入三乙胺和甲基磺酰氯，进行反应，得到反应产物；优选为在0℃下加入三乙胺和甲基磺酰氯；所述甲基磺酰氯的加入方式优选为滴加；所述反应优选为在0℃下反应2h，恢复至25℃后，继续反应48h，得到反应产物；所述反应优选在搅拌条件下进行；所述聚乙二醇单甲醚、三乙胺和甲基磺酰氯的摩尔比优选为1:4~6:18~22；所述聚乙二醇单甲醚的数均分子量优选为2000~10000，更优选为3000~8000。

反应结束后优选将反应产物在本领域技术人员熟知的过滤、沉降、洗涤、干燥方式，得到甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯。将反应产物过滤后，优选将滤液用溶剂沉降、洗涤、干燥，得到甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯。所述溶剂优选为乙醚；所述干燥温度优选为20℃~30℃；所述干燥时间优选为20h~30h，更优选为22h~26h；所述干燥方式优选为真空干燥。

将所述甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯和氯化铵溶于氨水中，反应后得到端氨基聚乙二醇单甲醚。其中，所述甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯的质量、氯化铵的质量与氨水的体积的比例优选为2.8~3.2g：0.8~1.2g：75~85mL。

得到端氨基聚乙二醇单甲醚后，优选经过萃取、洗涤、沉降、过滤、洗涤、干燥，得到端氨基聚乙二醇单甲醚固体。所述萃取优选为用二氯甲烷萃取得到反应混合物中的端氨基聚乙二醇单甲醚；所述洗涤优选为用质量百分数为4%的氯化钠水溶液洗涤；所述沉降优选为乙醚沉降；在经过本领域技术人员熟知的过滤、洗涤后，进行干燥制得端氨基聚乙二醇单甲醚固体。所述干燥温度优选为20℃~30℃；所述干燥时间优选为20h~30h，更优选为22h~26h；所述干燥方式优选为真空干燥。

将所述固体溶于去离子水中，调节其pH值；优选为用盐酸调节pH值；所述pH值优选为1.8~2.2；调节pH值后，优选为用溶剂萃取，所述萃取溶剂优选为二氯甲烷；本发明对于萃取次数并无限制。萃取后，优选将得到的有机相进行干燥、过滤、浓缩得到浓缩产物；所述干燥方式优选为用无水硫酸钠干燥；经过本领域技术人员熟知的过滤和浓缩后，得到浓缩产物；将浓缩产物沉降、过滤、洗涤干燥后得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐。所述沉降方式优选为在乙醚中沉降，本发明对于所述过滤、洗涤并无限制，本领域技术人员熟知的过滤、洗涤即可；所述干燥温度优选为20℃~30℃；所述干燥时间优选为20h~30h，更优选为22h~26h；所述干燥方式优选为真空干燥。

本发明对于所述2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷的来源没有特殊限制，优选按照以下方法制备：

D-(+)-葡萄糖和乙酸酐在脱水剂的作用下反应，得到D-(+)-乙酰葡萄糖；

D-(+)-乙酰葡萄糖和叠氮乙醇在三氟化硼-乙醚（BF3.Et2O）的作用下反应，生成2-叠氮乙基-D-(+)-乙酰葡萄糖；

2-叠氮乙基-D-(+)-乙酰葡萄糖脱乙酰化反应，得到2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷。

优选为，D-(+)-葡萄糖和乙酸酐在脱水剂的作用下反应，得到D-(+)-乙酰葡萄糖；所述脱水剂优选为浓硫酸；D-(+)-乙酰葡萄糖和叠氮乙醇在三氟化硼-乙醚（BF3.Et2O）的作用下反应，生成2-叠氮乙基-D-(+)-乙酰葡萄糖；2-叠氮乙基-D-(+)-乙酰葡萄糖脱乙酰化反应，得到2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷。所述脱乙酰化反应优选为在金属钠的作用下进行脱乙酰化反应得到2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷。

本发明还提供了一种具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶的制备方法，包括以下步骤：

式（I）；

式（VI）；

式（II）；

在本发明中，具有式（I）结构的聚合物在具有式（VI）结构的硼酸衍生物交联剂的作用下，生成具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶。具体为将具有式（I）结构的聚合物和具有式（VI）结构的硼酸衍生物交联剂溶于溶剂中，加入三乙胺，透析得到具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶。首先将具有式（I）结构的聚合物和具有式（VI）结构的硼酸衍生物交联剂溶于溶剂中；所述硼酸衍生物交联剂优选为丙二酰氨基苯硼酸、丁二酰氨基苯硼酸、戊二酰氨基苯硼酸、己二酰氨基苯硼酸、庚二酰氨基苯硼酸、辛二酰氨基苯硼酸中的一种，更有选为丁二酰氨基苯硼酸、戊二酰氨基苯硼酸、己二酰氨基苯硼酸、庚二酰氨基苯硼酸中的一种，最优选为己二酰氨基苯硼酸。所述硼酸衍生物中硼酸基团的摩尔数优选为制备具有式（I）结构的聚合物中所加入的2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷的摩尔数的50%~200%，更优选为70%~180%；所述溶剂优选为有机溶剂，更优选为N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；所述三乙胺占所述溶剂的体积分数优选为0.01%~1%，更优选为0.05%~0.5%。

将所述具有式（I）结构的聚合物和具有式（VI）结构的硼酸衍生物交联剂溶于溶剂中后，加入三乙胺，透析后得到具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶。所述三乙胺的加入方式优选为滴加；所述加入量优选为2~8μL；本发明对于所述透析方式并无限制，本领域技术人员熟知的透析方式即可。

本发明对于具有式（VI）结构的硼酸衍生物交联剂的来源没有特殊限制，优选按照以下方式进行制备：

具有式（VII）结构的二酰氯和3-氨基苯硼酸进行缩合反应，得到具有式（VI）结构的硼酸衍生物交联剂。

式（VII）；

其中，1≤k≤9。

优选为，3-氨基苯硼酸加入溶剂溶解，水浴下加入式（VII）结构的二酰氯进行反应，得到反应液；所述二酰氯优选为丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯、己二酰氯、庚二酰氯、辛二酰氯中的一种，更优选为丁二酰氯、戊二酰氯、己二酰氯、庚二酰氯中的一种，最优选为己二酰氯；所述溶剂优选为吡啶；所述水浴优选为冰水浴；所述反应温度优选为室温；所述反应时间优选为20~26h。

反应后将反应液滴加入去离子水中，重结晶后洗涤得到式（VI）结构的硼酸衍生物交联剂。所述重结晶温度优选为60~70℃，所述重结晶溶剂优选为乙醇；重结晶后将晶体洗涤并干燥后得到式（VI）结构的硼酸衍生物交联剂。所述洗涤优选用乙醇、乙醚洗涤；本发明对于所述干燥方式并无限制，本领域技术人员熟知的干燥方式即可，优选为抽干。

具体而言，所述己二酰氨基苯硼酸可以按照以下方式进行制备：

已二酰氯和3-氨基苯硼酸进行缩合反应，得到己二酰氨基苯硼酸。

具体为，3-氨基苯硼酸加入溶剂溶解，水浴下加入己二酰氯进行反应，得到反应液；所述溶剂优选为吡啶；所述水浴优选为冰水浴；所述反应温度优选为室温；所述反应时间优选为20~26h。

反应后将反应液滴加入去离子水中，重结晶后洗涤得到己二酰氨基苯硼酸。所述重结晶温度优选为60~70℃，所述重结晶溶剂优选为乙醇；重结晶后将晶体洗涤并干燥后得到己二酰氨基苯硼酸。所述洗涤优选用乙醇、乙醚洗涤；本发明对于所述干燥方式并无限制，本领域技术人员熟知的干燥方式即可，优选为抽干。

本发明还提供了一种葡萄糖纳米凝胶组合物，包括具有式（II）结构的聚合物和药物。

本发明对于所述药物和具有式（II）结构的聚合物的组合方式并无限制，优选的，所述药物包裹在所述具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶中；

所述药物优选为胰岛素；

所述药物与所述具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶的质量比优选为1：2~9。

在本发明中，葡萄糖纳米凝胶组合物优选按照以下方式制备：

具有式（I）结构的聚合物和（VI）结构的硼酸衍生物交联剂溶解于溶剂中，得到第一溶液；

向所述第一溶液加入药物的水溶液，透析后得到葡萄糖纳米凝胶组合物。

所述药物优选为胰岛素；所述胰岛素的理论载药量优选为5%~30%；所述溶剂优选为有机溶剂，更优选为N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；所述三乙胺占所述溶剂的体积分数优选为0.01%~1％，更优选为0.05%~0.5%；所述加入药物水溶液优选为滴加的方式；加入药物水溶液后，优选为搅拌并透析得到葡萄糖纳米凝胶组合物；所述搅拌的时间优选为搅拌12~24h；所述透析优选为用缓冲溶液透析后用去离子水透析。

本发明提供的葡萄糖纳米凝胶组合物包括具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶和药物，具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶在水中形成亲水链段向外、疏水链段向内的纳米凝胶形态，药物可被包裹于所述葡萄糖纳米凝胶中，具体的说，被包裹在所述凝胶疏水链段中，从而实现缓释。

进一步的，所述具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶中，聚乙二醇单甲醚链段具有亲水性、聚氨基酸链段具有疏水性能够担载药物，在以硼酯键为交联键的葡萄糖纳米凝胶在葡萄糖的存在下，小分子的葡萄糖与具有式（I）结构的聚合物的糖基基团竞争与苯硼酸形成硼酯键，致使葡萄糖纳米凝胶解体，进而将担载的药物快速释放出来，因而具有较强的葡萄糖敏感性。

本发明制备葡萄糖纳米凝胶组合物后，对其葡萄糖敏感性能进行测试，测试方法为采用不同葡萄糖浓度下药物的累积释放百分比进行表征。具体方式如下：

将5mg的葡萄糖纳米凝胶组合物用3mL不同葡萄糖浓度的pH为7.4的缓冲液溶解并转入截留分子量为7000的透析袋中，并将该透析袋放入10mL对应葡萄糖浓度的缓冲液中，并置于37.5℃的振荡箱中，在特定时间间隔取出2mL释放液并补充2mL新鲜的缓冲液，将取出的释放液检测其胰岛素浓度并采用累计计算的方法计算出胰岛素的累积释放百分比。

本发明提供了具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶，所述葡萄糖纳米凝胶由包括聚乙二醇单甲醚亲水链段和聚谷氨酸酯疏水链段的聚合物在硼酸衍生物交联剂的作用下反应得到，其中，聚乙二醇单甲醚和聚谷氨酸酯均具有良好的生物相容性，聚谷氨酸酯具有良好的生物降解性，因此，具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性，能在生物体内降解而不会对生物体产生危害；硼酸衍生物交联剂中的硼酸基团具有葡萄糖敏感性，可对葡萄糖浓度的变化作出迅速的反应，有利于药物的迅速释放，提高药物的疗效。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的聚合物、葡萄糖纳米凝胶、葡萄糖纳米凝胶组合物及其制备方法进行详细描述。

实施例1

将25g聚乙二醇单甲醚（分子量为5000）用甲苯共沸除水后，用150mL无水二氯甲烷溶解，在0℃和无水条件下加入3.5mL三乙胺，并滴加8mL甲基磺酰氯进行反应，0℃反应2h，恢复至25℃，在搅拌子搅拌下继续反应48h，反应结束后，滤去生成的沉淀物，滤液用乙醚沉降，过滤，洗涤，25℃下真空干燥24h，得到甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯。

将3g上述制备的甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯和1g氯化铵溶于80mL质量浓度为25%的氨水中，在25℃下反应72h，反应后得到端氨基聚乙二醇单甲醚，用二氯甲烷萃取氨基化的聚乙二醇单甲醚，并用质量百分数为4%的氯化钠水溶液洗涤，乙醚沉降，过滤，洗涤，25℃下真空干燥24h，得到端氨基聚乙二醇单甲醚固体。所得固体用250mL去离子水溶解，用盐酸调节pH为2，再经二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，充分干燥后，滤去硫酸钠并浓缩，得到浓缩产物；浓缩产物用乙醚沉降、过滤、洗涤、25℃下真空干燥24h，得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐。

实施例2

在无水条件下向反应瓶中加入1.041g（0.208mmol）实施例1制备的端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐（mPEG-NH₂·HCl），采用甲苯共沸除水后用无水N,N-二甲基甲酰胺溶解，得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐溶液。

将3.2875g（12.49mmol）具有式（IV）结构的化合物（BLG-NCA）和2.635g（12.49mmol）具有式（V）结构的化合物（PLG-NCA）用无水N,N-二甲基甲酰胺溶解，并加入到所述端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐溶液中，在25℃、搅拌子搅拌条件下进行反应，反应时间为72h，反应结束后，把溶液倒入体积为溶剂10倍量的乙醚中沉降、过滤、洗涤、25℃真空干燥24h，得到具有式（III）结构的聚合物（mPEG-b-P（BLG-co-PLG））。

对上述制备得到的具有式（III）结构的聚合物用¹H NMR测定其数均分子量，并计算其平均聚合度，以及计算该反应的反应产率，结果见表1。

实施例3

在无水条件下向反应瓶中加入2.082g（0.416mmol）实施例1制备的端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐（mPEG-NH₂·HCl），采用甲苯共沸除水后用无水N,N-二甲基甲酰胺溶解，得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐溶液。

实施例4

在无水条件下向反应瓶中加入4.164g（0.832mmol）实施例1制备的端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐（mPEG-NH₂·HCl），采用甲苯共沸除水后用无水N,N-二甲基甲酰胺溶解，得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐溶液。

实施例5

在无水条件下向反应瓶中加入1.041g（0.208mmol）实施例1制备的端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐（mPEG-NH₂·HCl），采用甲苯共沸除水后用无水N,N-二甲基甲酰胺溶解，得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐溶液；

将2.1921g（8.327mmol）具有式（IV）结构的化合物（BLG-NCA）和3.513g（16.653mmol）具有式（V）结构的化合物（PLG-NCA）用无水N,N-二甲基甲酰胺溶解，并加入到所述端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐溶液中，在25℃、搅拌子搅拌条件下进行反应，反应时间为72h，反应结束后，把溶液倒入体积为溶剂10倍量的乙醚中沉降、过滤、洗涤、25℃真空干燥24h，得到具有式（III）结构的聚合物（mPEG-b-P（BLG-co-PLG））。

实施例6

在无水条件下向反应瓶中加入2.082g（0.416mmol）实施例1制备的端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐（mPEG-NH₂·HCl），采用甲苯共沸除水后用无水N,N-二甲基甲酰胺溶解，得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐溶液；

实施例7

在无水条件下向反应瓶中加入4.164g（0.832mmol）实施例1制备的端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐（mPEG-NH₂·HCl），采用甲苯共沸除水后用无水N,N-二甲基甲酰胺溶解，得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐溶液；

表1本发明实施例2~7制备的具有式（III）结构的聚合物的性能参数

表1中，A/I为具有式（IV）结构的化合物（BLG-NCA）和具有式（V）结构的化合物（PLG-NCA）的摩尔数总和与聚乙二醇单甲醚的摩尔数的比值；Mn为具有式（III）结构的聚合物的数均分子量；DP为具有式（III）结构的聚合物的平均聚合度；反应产率为实际得到的具有式（III）结构的聚合物的质量与理论得到的具有式（III）结构的聚合物质量的比值。

实施例8

在0℃的条件下，向4.9834g D-(+)-葡萄糖（27.7mmol）和27mL乙酸酐（244.9mmol）中滴加3滴浓硫酸，于0℃下反应10min后继续室温下反应1h，反应结束后将反应液转移至100mL的冰水中，并用100mL的乙酸乙酯萃取有机相，并依次用去离子水、饱和NaHCO₃、去离子水洗，收集有机相并用无水MgSO₄干燥过夜、G4漏斗过滤后抽干得到白色固体为D-(+)-乙酰葡萄糖，产率为73.9%。

实施例9

将实施例8制备的3.9034g（10mmol）D-(+)-乙酰葡萄糖置于反应瓶中，加入40mL干燥的CH₂Cl₂溶解，并加入1.2496g（14mmol）叠氮乙醇。在0℃条件下，滴加入8.4mL三氟化硼-乙醚(18mmol)，滴加完毕后继续在0℃下反应12h。反应完毕后，加入40mL CH₂Cl₂稀释反应液，并依次用去离子水、饱和NaHCO₃、去离子水洗涤，收集有机相并用无水MgSO₄干燥过夜、G4漏斗过滤后抽干得到黄色半透明状固体为2-叠氮乙基-D-(+)-乙酰葡萄糖，产率为87.9%。

实施例10

将实施例9制备的3.0208g（7.2mmol）2-叠氮乙基-D-(+)-乙酰葡萄糖置于反应瓶中，真空干燥30min，加入30mL无水甲醇溶解并在N₂保护下加入0.01g金属钠，室温下搅拌反应5h，反应完毕后加入强酸型阳离子交换树脂，调节反应液的pH至中性，30min后用G4漏斗过滤除去树脂，滤液浓缩并抽干并采用层析柱纯化，纯化后的得到白色固体为2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷，产率为70.2%。

实施例11

将0.3858g（以炔基基团的物质的量计为0.693mmol）的式（III）结构的聚合物、190.0mg（0.7624mmol）2-叠氮乙基-D-(+)-吡喃葡萄糖苷和14.48μL五甲基二乙烯三胺（PMDETA）于小安瓶中，加入30mL N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解上述混合物，除氧后加入9.94mg（0.0693mmol）催化剂CuBr进行反应，室温下反应3天，透析并冻干得到产物为白色絮状样品，使用核磁共振对产物进行检测，结果表明产物为具有式（I）结构的聚合物。

实施例12

将1.8625g（10.93mmol）3-氨基苯硼酸置于反应瓶中，加入25mL吡啶溶解，冰水浴下加入己二酰氯0.79mL（5.46mmol）进行反应，反应20min时反应液呈橙红色，继续在室温下反应24h，停止反应，得到反应液，将反应液滴加入120mL去离子水中，有淡黄色固体析出。收集固体，用乙醇在65℃的温度下重结晶上述固体，并依次用乙醇、乙醚洗涤、抽干得到己二酰氨基苯硼酸。

实施例13

将30mg具有式（I）结构的聚合物（Mn=28200）和8.6mg（0.019mmol）己二酰氨基苯硼酸溶解于3mL二甲基亚砜中，并滴加3μL三乙胺搅拌4h后，缓慢滴加2mL去离子水，搅拌过夜后透析并定容得到产物，使用核磁共振对产物进行检测，结果表明产物为具有式（II）结构的葡萄糖纳米凝胶。

实施例14

将30mg具有式（I）结构的聚合物（Mn=28200）和8.6mg（0.019mmol）己二酰氨基苯硼酸溶解于3mL二甲基亚砜中，并滴加3μL三乙胺搅拌4h后，缓慢滴加2mL胰岛素水溶液，搅拌过夜后透析并定容葡萄糖纳米凝胶组合物。

实施例15

将5份5mg实施例14制备的葡萄糖敏纳米凝胶组合物用3mL葡萄糖浓度依次为0、0.5、1.0、2.0和3.0mg/mL的pH值为7.4的缓冲液溶解并转入截留分子量为7000的透析袋中，然后将所述透析袋放入10mL对应葡萄糖浓度的缓冲液中，并置于37.5℃的振荡箱中进行释放，在特定时间间隔取出2.0mL释放液并补充2.0mL新的缓冲液。

分别检测取出的释放液的胰岛素浓度并采用累计计算的方法计算胰岛素的累积释放百分比，结果参见图1，图1为本发明实施例15提供的葡萄糖敏纳米凝胶组合物的药物释放与葡萄糖浓度的曲线图。由图1可知，当葡萄糖浓度为0mg/mL时，葡萄糖敏纳米凝胶组合物13h的胰岛素累积释放百分比为23.5%；葡萄糖浓度为2.0mg/mL时，葡萄糖敏纳米凝胶组合物13h的胰岛素累积释放百分比为55.4％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。