CN110101898B - 双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂及其制备方法 - Google Patents

双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂及其制备方法。该组织粘合剂由两种分别带有不同的反应性官能团的聚天冬酰胺组分一溶液和组分二溶液组成，组分一为带有乙烯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺，组分二为带有巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺；组分一的溶剂为过氧化氢溶液；组分二的溶剂为辣根过氧化物酶溶液。组分一和组分二中的邻苯二酚官能团具有仿海洋生物贻贝的粘附特性，能够与组织表面发生非共价相互作用，使粘合剂具备组织粘附性，从而实现组织修复。本发明组织粘合剂具有优异的组织粘合强度和使用便利性，对手术缝合线的替代以及伤口愈合具有重要意义。

Description

双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种组织粘合剂，具体涉及一种可交联的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂，属于生物材料技术领域。
背景技术
伤口愈合是创伤治疗过程中需面临的一个重要问题，所用到的组织连接器必须将受伤组织的边缘紧靠接触，且需具备抵抗组织拉力和防止生物流体泄漏的功能，从而促进伤口愈合。目前，临床上普遍使用机械侵入性技术促进伤口愈合，如手术缝合线、医用订皮机等，这些方法存在操作繁琐、高病菌感染率、组织免疫性反应等问题，会导致伤口愈合缓慢，甚至威胁患者的生命。
组织粘合剂是一种用于伤口止血、愈合、防止流体渗漏的医用材料，其组成和功能具有灵活的可设计性，操作简单，有助于缩短手术时间，快速恢复组织的完整性和功能性，成本效益高，因而与传统的手术缝合方法相比具有更大的优势，展现出了广阔的应用前景。因此，组织粘合剂的研究和应用得以快速增长。
组织粘合剂应当满足粘合强度高、生物相容性好、溶胀率小、与组织模量相近、操作简单等要求。目前，经FDA批准可用于特定手术的商业化传统组织粘合剂，如氰基丙烯酸酯胶、纤维蛋白胶、聚乙二醇基粘合剂等，仍存在各种各样的缺陷，如：氰基丙烯酸酯胶类组织粘合剂的粘合强度高，但降解产物有一定的毒性；纤维蛋白胶中的凝血酶从生物体内提取，可能会引起过敏反应甚至传播上述生物体的疾病；聚乙二醇基粘合剂基体的溶胀率大，用于体内会由于体积膨胀对组织产生压迫(如神经压迫)等，尚不具备完全替代机械侵入性技术的条件。因此，研制出性能更优异的新型组织粘合剂，以满足临床医学的严格要求仍然是一个非常重要的、具有实际应用前景的研究领域。
在自然界中，一些生物可以采用简单有效的方法高效地粘附在物体表面，表现出较强的粘附力。海洋生物贻贝通过体内分泌的足丝(byssus)，使其能在湍流和盐碱环境中依旧强烈地附着在异物表面。足丝中存在多种粘附蛋白，它们分布在足丝的不同部位，统称为贻贝足蛋白(Mussel foot protein,Mfps)。目前，研究者们已经从足丝中鉴定出至少6种Mfps，而每种Mfps都含有一种氨基酸——多巴。多巴中的邻苯二酚基团能够与无机或有机物表面发生非共价相互作用，如氢键、π-π电子相互作用、阳离子-π相互作用、金属离子络合作用等。因此，多巴可作为一种“锚分子”，其所含的邻苯二酚基团能对组织界面表现出特有的锚固作用，从而实现组织界面的粘合。此外，在分子氧或氧化剂(如高碘酸钠)存在或温和的氧化剂过氧化氢和酶催化剂(如辣根过氧化物酶)存在的情况下，邻苯二酚被氧化，形成具有高度活性的邻苯醌，最终产生“邻苯二酚-邻苯二酚”共价交联点，使粘合剂固化，从而获得较高的机械强度。正是多巴组分所含邻苯二酚基团的锚固和可形成共价交联的的双重作用，使得贻贝对各种异物表面都具有坚韧耐久的粘附力。考虑到贻贝粘附蛋白突出的粘附特性，特别适于用作生物组织的粘合剂，许多研究人员基于贻贝粘附蛋白的粘附机制，尝试构建在体液环境下仍具有优异的粘附性能的组织粘合剂。最初的研究主要致力于从贻贝和其它生物体中直接提取和分离Mfps，并对这些蛋白质进行基因工程改造后，用于制备组织粘合剂。然而，Mfps的分离和纯化收率极低，数千个贻贝仅能提取1克Mfps，且过程复杂、耗时。因此，鉴于贻贝粘附蛋白分子结构中对粘附起到关键作用的是含邻苯二酚的多巴，用含邻苯二酚基团的仿多巴的多巴衍生物对适宜的单体、预聚体或反应性聚合物进行化学修饰，是构建含邻苯二酚基团的仿生组织粘合剂的有效而经济的策略。目前，基于这一策略的仿生组织粘合剂的构建方法主要有两类：一是用邻苯二酚衍生物修饰单体，再使所得到的含邻苯二酚基团的单体聚合成高分子；二是用邻苯二酚衍生物对用作组织粘合剂的高分子的分子链进行功能化改性。
聚天冬氨酸(Poly(aspartic acid),PASP)是一种无毒、无抗原性、生物相容性好、可降解的水溶性高分子，可通过聚琥珀酰亚胺(polysuccinimide,PSI)水解制备；而聚琥珀酰亚胺则可通过两类热缩聚(thermal bulk polycondensation)反应来合成，即在磷酸存在下的天冬氨酸热缩聚反应，以及在铵盐存在下的马来酸酐热缩聚反应。另一方面，若用带有不同官能团的伯胺衍生物对聚天冬氨酸上的羧基进行酰胺化，或使伯胺衍生物直接与聚琥珀酰亚胺发生氨解反应(aminolysis reaction)，则可制得带有不同官能团的聚天冬酰胺(Polyaspartamides,PASAM)衍生物。已有研究表明，针对性地选择一种或多种含有某种功能基团的伯胺衍生物，对聚琥珀酰亚胺或聚天冬氨酸高分子链进行化学修饰，则能够赋予聚天冬酰胺某种特定功能。利用聚天冬酰胺的可化学修饰特性构建受贻贝启迪的仿生组织粘合剂就是一个成功的案例。在研究论文“Bioinspired dopamine-conjugatedpolyaspartamide as a novel and versatile adhesive material(Bo Wang,Young-SilJeon,Suk Ho Bhang,Ji-Heung Kim,Express Polym.Lett.,2017,11,601.)”中，作者首先使多巴胺与聚琥珀酰亚胺发生氨解反应，得到带有多巴特有的邻苯二酚官能团的聚琥珀酰亚胺，且这一功能化的聚琥珀酰亚胺还含有未反应的琥珀酰亚胺单元；于是，使这一产物分别与辛胺、乙醇胺、γ-氨基丁酸进一步发生氨解反应，再经沉淀、洗涤、真空干燥等后处理过程，即可合成出三种亲水性依次从弱到强的改性聚天冬酰胺粉末状产物。这一产物所带有的邻苯二酚官能团可赋予其组织粘附特性。将改性聚天冬酰胺粉末与等质量的水混合后，即得到一种粘稠的糊状胶，用作组织粘合或修复时的粘合强度最高为20kPa，与目前商业化的纤维蛋白胶的粘合强度(约为8～20kPa)相当。然而，这一聚天冬酰胺粉末产物水溶性不好，加水后只能形成粘稠的固态粘合剂，流动性差，不能以注射的方式使之在组织伤口处实现原位凝胶化。另一方面，这一改性聚天冬酰胺产物的大分子链间没有构建化学交联点，粘合剂基体易形变，无回弹性，因而粘合剂自身(基体)的机械强度不高，也会使其使用性能受到影响。
发明内容
本发明的目的在于针对现有聚天冬酰胺仿生组织粘合剂存在的问题和不足，提供一种水溶性好，操作方便，粘合强度高的可交联的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂及其制备方法。
本发明利用聚琥珀酰亚胺的氨解反应(aminolysis reaction)制备双组分聚天冬酰胺高分子，即组分一和组分二。组分一是由聚琥珀酰亚胺与一端为伯氨基，另一端分别为乙烯基、邻苯二酚、羟基的三种伯胺衍生物反应而生成的带有乙烯基、邻苯二酚和羟基官能团的反应性聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)；组分二是由聚琥珀酰亚胺与一端为伯氨基，另一端分别为巯基、邻苯二酚、羟基的三种伯胺衍生物反应而生成的带有巯基、邻苯二酚和羟基官能团的反应性聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)。将组分一和组分二分别溶于一定浓度的过氧化氢溶液和辣根过氧化物酶溶液，再分别装入双针筒注射器，在手术切割后的组织切口边缘处或受伤组织的边缘处进行原位注射，并使之接触；在辣根过氧化物酶和过氧化氢作用下，组分一和组分二的部分邻苯二酚官能团之间、碳碳双键与巯基之间可生成两类化学交联点，实现粘合剂的凝胶化；同时，基于邻苯二酚官能团所具有的仿海洋生物贻贝的粘附特性，这一双组分粘合剂能够与组织表面发生非共价相互作用，从而表现出组织粘附性，实现组织修复。这种以聚琥珀酰亚胺高分子链为化学修饰对象，使之与带有不同的特殊官能团的伯胺衍生物通过氨解反应而制得的双组分聚天冬酰胺是带有不同的特殊官能团的功能化聚天冬酰胺；其大分子链所带有的邻苯二酚可赋予其对组织的粘附性，并且在过氧化氢和辣根过氧化物酶作用下，邻苯二酚之间可形成共价交联键，从而增强粘合剂基体的内结合强度。此外，功能化聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)的大分子上的巯基具有类似贻贝中Mfps-6的抗邻苯二酚氧化作用，当邻苯二酚被氧化成邻苯醌时，巯基会将其还原成邻苯二酚，同时会形成二硫键，或与邻苯醌形成S-半胱氨酰-邻苯二酚，避免了由于过多的邻苯二酚氧化成邻苯醌而导致酚羟基数目的减少以及由此带来的粘合强度的降低；另一方面，巯基还能与另一个功能化聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)大分子上的碳碳双键在亲核试剂OH—的催化作用下发生迈克尔逊加成反应，在不同的聚天冬酰胺分子链间形成第二类共价交联键。需要说明的是，自由基介导的硫醇-烯点击反应需要用偶氮类引发剂通过热引发，或用光引发剂通过UV光引发来实现。可是，人体组织环境无法产生较强的热源，而紫外线对组织是有害的，会引起炎症和组织坏死。因此，自由基介导的硫醇-烯点击反应并不适用于本发明所制备的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的分子链间的交联点构建。与之相比，能在微量的亲核试剂的催化作用下发生的硫醇-烯迈克尔加成反应，反应条件温和，能在人体组织环境下进行反应，且无副产物形成。
本发明还通过在双组分聚天冬酰胺大分子上亲水的羟基，显著地改善聚天冬酰胺的水溶性，从而赋予组织粘合剂可注射的特性。通过调控带有不同的特殊官能团的伯胺衍生物的配比，可调控功能化聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的大分子链的组成，使所制备的聚天冬酰胺仿生组织粘合剂具有可注射性、仿贻贝粘附蛋白的对组织的粘附性以及较高的粘合强度，从而可满足临床医学对组织粘合剂的性能要求。
本发明所设计和制备的双组分聚天冬酰胺仿生组织粘合剂与目前的研究论文所报道的聚天冬酰胺组织粘合剂相比，具有更好的的水溶性，能够将两种组分以溶液形式原位注射到手术切割后的组织切口边缘处或受伤组织的边缘处，再通过后续的原位凝胶化使组织很好地粘合在一起。原位注射的可操控性好，使组织粘合剂的使用非常简单、便利，且切口或伤口的吻合度高，有利于组织修复。此外，本发明的制备方法所得到的聚天冬酰胺粉末产物更纯，能够有效地除去未参与反应的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物杂质。更重要的是，通过对双组分聚天冬酰胺大分子的功能化设计，在组分一的聚天冬酰胺大分子上引入了碳碳双键、邻苯二酚和羟基官能团，而在组分二的聚天冬酰胺大分子上则引入了巯基、邻苯二酚和羟基官能团，在环境友好的氧化剂过氧化氢和辣根过氧化物酶作用下，不同聚天冬酰胺大分子上的部分邻苯二酚之间会形成共价交联键；同时，过氧化氢所产生的氢氧根负离子OH—是一种亲核试剂，能催化巯基-烯的迈克尔加成反应，从而形成另一类共价交联键。于是，就能够在这一组织粘合剂中突破性地引入了两类共价交联键，使组织粘合剂自身的内结合强度和组织粘合性能均得到提高；同时，邻苯二酚基团对组织具有仿贻贝粘附蛋白的锚固作用，可实现组织粘附。因此，本发明所制备的双组分聚天冬酰胺仿生组织粘合剂具有可注射的特性，该组织粘合剂在原位注射后，基于大分子上的邻苯二酚基团的锚固作用可实现组织粘附，且随着两类共价交联键的形成可实现原位凝胶化，从而可能够提供较高的粘附强度。
本发明的制备过程相对简单，反应物毒性小，且价廉易得，反应产物的后处理简单、易行，无需采用一般组织粘合剂所需的透析、冷冻干燥等处理步骤，因而大大降低了时间成本以及对设备的要求。尤其是本发明所设计和制备的双组分聚天冬酰胺仿生组织粘合剂能够在实现原位注射的同时，采用环境友好的、高效的官能团之间的反应，构建两类共价交联点，从而显著地提高了组织粘合剂的粘合强度。迄今为止，相关的聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的研究还未见报道。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂，其特征在于，其由两种分别带有不同的反应性官能团的聚天冬酰胺组分一溶液和组分二溶液组成，其中组分一和组分二用量质量比为100:(1～5000)；组分一为带有乙烯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺，组分二为带有巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺；组分一的溶剂为过氧化氢溶液；组分二的溶剂为辣根过氧化物酶溶液；
组分一的结构式为：
Figure BDA0002017736340000041
组分二的结构式为：
Figure BDA0002017736340000051
其中，组分一和组分二中，R1为H、COOH或CH3；R2、R3为H、OH或CH3；R4、R5为0～5个碳的直链或支链烷基；R6为NH、O或0个原子；R7、R8为0～5个碳的直链或支链烷基；R9为H或CH3；R10为H、COOH。
使用时，用浓度为1～30wt％的过氧化氢溶液溶解组分一，控制组分一的质量分数为1～70％；用0.1～3mg/ml的辣根过氧化物酶溶液溶解组分二，控制组分二质量分数为1～50％；将上述两种溶液分别装入双针筒注射器，在手术切割后的组织切口边缘处注射，使双组分接触，1～30分钟后凝胶化完全，实现组织修复，粘合剂的粘合强度为5.0～25.2kPa。
所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的制备方法：
组分一的制备包括以下步骤：
(1)含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺的制备：将聚琥珀酰亚胺溶解于第一溶剂中，并加含碳碳双键官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000052
和胺，通氩气或氮气保护，在20～80℃下反应12～36小时；再加入含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000053
和胺，通氩气或氮气保护，在50～80℃下反应12～36小时；将反应液冷却至室温，滴入第二溶剂，提纯，得含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺；
(2)含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺的制备：将步骤(1)制得的含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺溶解于第一溶剂中，并加入含羟基官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000054
和胺，通氩气或氮气保护，在20～60℃下反应5～24小时；将反应液缓慢滴入第二溶剂，提纯、干燥，得到含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物组分一；
组分二通过如下步骤制备：
1)含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺的制备：将聚琥珀酰亚胺溶解于第一溶剂中，并加入含巯基官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000061
和胺，通氩气或氮气保护，在20～80℃下反应12～36小时；再加入含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000062
和胺，通氩气或氮气保护，在50～80℃下反应12～36小时，将反应液冷却至室温，缓慢滴入第二溶剂，提纯，得含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺；
2)含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺的制备：将步骤1)制得的含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺溶解于第一溶剂中，并加入含羟基官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000063
和胺，通氩气或氮气保护，在20～60℃下反应5～24小时；将反应液缓慢滴入第二溶剂，提纯，干燥，得到含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物组分二；
所述的第一溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；
所述的第二溶剂为丙酮、乙醇、乙醚中的一种或多种；
所述的胺的结构式为
Figure BDA0002017736340000064
其中R11、R12为H或1～5个碳的直链或支链烷烃；R13为1～5个碳的直链或支链烷烃。
为进一步实现本发明目的，优选地，步骤(1)所述的提纯是滴入第二溶剂后使含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺沉淀出来；将所得沉淀物置于甲醇中，超声震荡以除去未反应的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000065
将不溶于甲醇的含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺分离出来；
步骤1)所述的提纯缓慢滴入第二溶剂后使含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺沉淀产物出来；将所得沉淀物置于甲醇中，超声震荡以除去未反应的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000066
将不溶于甲醇的含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺分离出来。
优选地，步骤(2)所述的提纯是将反应液缓慢滴入第二溶剂后使产物沉淀出来；再用第二溶剂洗涤多次，直到洗涤液无色透明；所述的干燥是将经洗涤的沉淀物置于温度设定为30～50℃的真空烘箱中干燥1～3天；
步骤2)所述的提纯是将反应液缓慢滴入第二溶剂后使产物沉淀出来；再用第二溶剂洗涤多次，直到洗涤液无色透明；所述的干燥是将经洗涤的沉淀物置于温度设定为30～50℃的真空烘箱中干燥1～3天。
优选地，步骤(1)和步骤1)中所述的第一溶剂的用量为聚琥珀酰亚胺质量的10～50倍。
优选地，步骤(1)所述的含碳碳双键官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000071
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，与之同时加入的胺
Figure BDA0002017736340000072
摩尔数为
Figure BDA0002017736340000073
摩尔数的0～2倍，如果含碳碳双键官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000074
不是盐酸盐形式，
Figure BDA0002017736340000075
摩尔数为0；所述的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000076
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，同时加入的胺
Figure BDA0002017736340000077
摩尔数为
Figure BDA0002017736340000078
摩尔数的0～2倍，当所述的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000079
不是盐酸盐形式，
Figure BDA00020177363400000710
摩尔数为0；
优选地，步骤1)所述的含巯基官能团的伯胺衍生物
Figure BDA00020177363400000711
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，与之同时加入的胺
Figure BDA00020177363400000712
摩尔数为
Figure BDA0002017736340000081
摩尔数的0～2倍，当
Figure BDA0002017736340000082
不是盐酸盐形式，
Figure BDA0002017736340000083
摩尔数为0；所述的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000084
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，与之同时加入的胺
Figure BDA0002017736340000085
摩尔数为
Figure BDA0002017736340000086
摩尔数的0～2倍，当
Figure BDA0002017736340000087
不是盐酸盐形式时，
Figure BDA0002017736340000088
摩尔数为0。
优选地，步骤(2)所述的含羟基官能团的伯胺衍生物
Figure BDA0002017736340000089
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，与之同时加入的胺
Figure BDA00020177363400000810
摩尔数为
Figure BDA00020177363400000811
摩尔数的0～2倍，当
Figure BDA00020177363400000812
不是盐酸盐形式时，
Figure BDA00020177363400000813
摩尔数为0；
优选地，步骤2)所述的含羟基官能团的伯胺衍生物
Figure BDA00020177363400000814
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，与之同时加入的胺
Figure BDA00020177363400000815
摩尔数为
Figure BDA00020177363400000816
摩尔数的0～2倍，当
Figure BDA00020177363400000817
不是盐酸盐形式时，
Figure BDA00020177363400000818
摩尔数为0。
总而言之，相对于现有技术，本发明具有以下优点：
(1)本发明所设计和制备的双组分聚天冬酰胺均具有优异的水溶性，能够以溶液形式原位注射到手术切割后的组织切口边缘处或受伤组织的边缘处，再通过后续的原位凝胶化使组织很好地粘合在一起。这种原位注射的方法具有很好的可操控性，不仅大大提高了组织粘合剂的使用便利性，且切口或伤口的吻合度高，有利于组织修复。
(2)基于对双组分聚天冬酰胺大分子的功能化设计，本发明突破性地在聚天冬酰胺大分子之间构建了两类共价交联键，即在环境友好的氧化剂过氧化氢和辣根过氧化物酶的催化作用下，不同分子链上的邻苯二酚之间生成的共价交联键，以及在过氧化氢所产生的微量亲核试剂—氢氧根负离子OH-的作用下，双组分的大分子链所带有的碳碳双键与巯基之间的迈克尔加成反应(Michael addition reaction)而生成的共价交联键，从而显著地提高了组织粘合剂自身的内结合强度和组织粘合性能。根据《ASTM standard F2255-05method-Strength Properties of Tissue Adhesives in Lap-Shear by TensionLoading》标准，用猪皮进行搭接-剪切实验测试组织粘合剂的性能。测试结果表明，本发明所制备的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的粘合强度最高可达25.2kPa，高于已经商业化的纤维蛋白胶的粘合强度(约为20kPa)。与之对比，文献“Bioinspireddopamine-conjugated polyaspartamide as a novel and versatile adhesivematerial(Bo Wang,Young-Sil Jeon,Suk Ho Bhang,Ji-Heung Kim,ExpressPolym.Lett.,2017,11,601.)”报导的不含交联键的聚天冬酰胺组织粘合剂的粘合强度仅为20kPa；若仅用组分一或组分二作为组织粘合剂，该粘合剂在凝胶化过程中只能生成一种交联键，即由不同大分子上的邻苯二酚之间的共价交联键，其粘合强度只能达到为12～13kPa，远低于双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的粘合强度。由此可彰显出本发明所构建的含有两类共价交联键的双组分组织粘合剂体系的优越性。
(3)本发明所设计的双组分功能性聚天冬酰胺大分子的制备过程相对简单，反应物毒性小，且价廉易得，反应产物的后处理简单、易行，无需采用一般组织粘合剂所需的透析、冷冻干燥等处理步骤。这将大大降低时间成本以及对设备的要求和投入。而且，本发明的制备方法所得到的聚天冬酰胺粉末产物更纯，能够有效地除去未参与反应的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物杂质。
(4)本发明组分一和组分二中的邻苯二酚官能团具有仿海洋生物贻贝的粘附特性，能够与组织表面发生非共价相互作用，使粘合剂具备组织粘附性，从而实现组织修复。
(5)就组织粘合剂的使用而言，原位注射型组织粘合剂不仅操作方便，且能够在充分润湿伤口表面的情况下进行固化，从而能与伤口表面充分接触，提高粘附面积，有利于提高组织粘合强度；而构建可交联或固化的组织粘合剂，并适当提高化学交联的密度，则有利于提高粘合剂基体的储存模量(G’)，从而可进一步提高粘合强度。这表明赋予组织粘合剂可交联和可原位注射的特性有助于提升组织粘合剂的粘合强度和使用的便利性，是构建新型组织粘合剂的有效、可行的策略。
(6)在不同聚合物基的组织粘合剂中，聚天冬酰胺类组织粘合剂的制备过程相对简单，产物的纯化处理可以采用简单的沉淀、洗涤来完成，无需采用一般组织粘合剂所需的透析、冷冻干燥处理步骤，这就大大降低了时间成本以及对设备的要求。以聚天冬酰胺为基质，通过适宜的分子设计与合成技术，在提高聚天冬酰胺的水溶性的同时，对其大分子链进行功能化修饰，引入多巴和多巴衍生物特有的邻苯二酚官能团和可生成交联键的反应性官能团，则可望构建一类粘合强度高、使用安全、便利的组织粘合剂，即可交联的原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂。
附图说明
图1为实施例1所制得的聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)、组分二PASAM(SH/Dopa/OH)和未经化学改性的聚琥珀酰亚胺PSI的红外图谱。
图2为实施例1所制得的聚天冬酰胺仿生组织粘合剂组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)、组分二PASAM(SH/Dopa/OH)和未经化学改性的聚琥珀酰亚胺PSI的核磁图谱。
图3为实施例1所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)以及作为对照的两个单组分组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的溶胀率SR的测定结果。
图4为实施例1所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)的两类化学交联键的形成机理图。
图5为用实施例1所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)制作的猪皮粘接试样SC1/C2以及分别用相应的作为对照的单组分粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)制作的猪皮粘接试样SC1和SC2的粘合强度。
图6为用实施例2所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)制作的猪皮粘接试样SC1/C2以及分别用相应的作为对照的单组分粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)制作的猪皮粘接试样SC1和SC2的粘合强度。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂，由两种分别带有不同的反应性官能团的聚天冬酰胺即组分一和组分二构成；组分一为带有乙烯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)，组分二则为带有巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)。
组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)的结构式为：
Figure BDA0002017736340000101
组分二PASAM(SH/Dopa/OH)的结构式为：
Figure BDA0002017736340000111
双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分一的制备方法，包括以下步骤：
(1)含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa)的制备：将485mg聚琥珀酰亚胺(含5mmol琥珀酰亚胺单元)溶解于6gN,N-二甲基甲酰胺中，并加入2mmol(215mg)3-丁烯胺盐酸盐和3mmol(388mg)二正丁胺，通氮气保护，在45℃下反应20小时；再加入5mmol(1066mg)(-)-(2S,3R)-2-氨基-3-羟基-3-(3,4-二羟基苯基)丙酸，通氮气保护，在65℃下反应30小时，反应完成。将反应液冷却至室温，并缓慢滴入适量乙醇中，使产物即含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa)沉淀出来；然后，将所得沉淀物置于适量甲醇中，超声震荡以除去未反应的(-)-(2S,3R)-2-氨基-3-羟基-3-(3,4-二羟基苯基)丙酸，从而将不溶于甲醇的产物PASAM(C＝C/Dopa)分离出来。
(2)含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)的制备：将步骤(1)制得的PASAM(C＝C/Dopa)溶解于6gN,N-二甲基甲酰胺中，并加入10mol(1051mg)二甘醇胺，通氮气保护，在40℃下反应12小时即可结束反应。将反应液缓慢滴入适量的丙酮中，使产物沉淀出来；再用适量丙酮洗涤多次，直到洗涤液无色透明；然后，将经洗涤的沉淀物置于温度设定为40℃的真空烘箱中干燥1天，得到含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物PASAM(C＝C/Dopa/OH)，即所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分一。
双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分二的制备方法，包括以下步骤：
1)含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa)的制备：将485mg聚琥珀酰亚胺(含5mmol琥珀酰亚胺单元)溶解于6gN,N-二甲基甲酰胺中，并加入2mmol(182mg)3-巯基-1-丙胺，通氮气保护，在25℃下反应10小时；再加入5mmol(1066mg)(-)-(2S,3R)-2-氨基-3-羟基-3-(3,4-二羟基苯基)丙酸，通氮气保护，在65℃下反应30小时，反应完成。将反应液冷却至室温，并缓慢滴入适量乙醇中，使产物即含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa)沉淀出来；然后，将所得沉淀物置于适量甲醇中，超声震荡以除去未反应的(-)-(2S,3R)-2-氨基-3-羟基-3-(3,4-二羟基苯基)丙酸，从而将不溶于甲醇的产物PASAM(SH/Dopa)分离出来。
2)含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)的制备：将步骤(1)制得的PASAM(SH/Dopa)溶解于6g N,N-二甲基甲酰胺中，并加入10mol(1051mg)二甘醇胺，通氮气保护，在40℃下反应12小时即可结束反应。将反应液缓慢滴入适量丙酮中，使产物沉淀出来；再用适量丙酮洗涤多次，直到洗涤液无色透明；然后，将经洗涤的沉淀物置于温度设定为40℃的真空烘箱中干燥1天，得到含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物PASAM(SH/Dopa/OH)，即所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分二。
图1为制得的聚天冬酰胺组织粘合剂组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)、组分二PASAM(SH/Dopa/OH)、未经化学改性的聚琥珀酰亚胺PSI的红外图谱。从图中可以看出，组分一和组分二在1790cm-1和1710cm-1处原本归属于PSI上酰亚胺环的吸收峰已消失，而在1654cm-1和1523cm-1处出现分别归属于酰胺Ⅰ键和酰胺Ⅱ键的吸收峰，表明通过与伯胺衍生物的氨解反应,组分一和组分二已完全开环酰胺化，分子链上不存在酰亚胺环。
图2为所制得的聚天冬酰胺组织粘合剂组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)、组分二PASAM(SH/Dopa/OH)、未经化学改性的聚琥珀酰亚胺PSI的核磁图谱。在PSI的核磁谱图中，5.25ppm(a)处出现了归属于琥珀酰亚胺环上次甲基的质子峰，在3.19ppm和2.70ppm(b)处出现了归属于琥珀酰亚胺环上亚甲基的质子峰；而在组分一和组分二的核磁谱图上，上述三个质子峰消失，在4.51ppm(f)处出现了归属于聚天冬酰胺主链上的次甲基的质子峰，表明组分一和组分二已完全开环酰胺化，与红外谱图的结果相吻合。此外，在组分一和组分二的核磁谱图上，在6.59ppm(a)、6.56ppm(b)和6.41ppm(c)处出现了三个峰，分别归属于邻苯二酚苯环上的三个质子；在3.12ppm(d)和3.55ppm(e)处的峰则分别归属于二甘醇胺上的β亚甲基和α亚甲基上的质子。这一结果表明，组分一和组分二都带有含(-)-(2S,3R)-2-氨基-3-羟基-3-(3,4-二羟基苯基)丙酸和二甘醇胺结构的侧链。进一步地，在组分一的核磁谱图中，出现在5.73ppm(i)、5.08ppm(h)和5.00ppm(g)处的峰归属于3-丁烯胺中乙烯基上的三个质子，表明组分一带有含3-丁烯胺结构的侧链；在组分二的核磁谱图中，出现在2.76ppm(g)处的峰归属于3-巯基-1-丙胺中α亚甲基上的质子，表明组分二带有含3-巯基-1-丙胺结构的侧链。
根据图1、图2的表征结果可以确定，用本实施例的制备方法成功地合成了聚天冬酰胺组织粘合剂的组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)和组分二PASAM(SH/Dopa/OH)。
图3为所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)以及作为对照的两个单组分组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的溶胀率SR(swellingratio)的测定结果。分别使用0.040g浓度为20wt％的过氧化氢溶液溶解0.060g组分一，获得组分一饱和溶液；以及使用0.060g浓度为2mg/ml辣根过氧化物酶溶液溶解0.040g组分二，获得组分二饱和溶液。再将两个组分的溶液混合均匀，1分钟后所得到的固体块状物即为样品PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)。
另外，分别用与上述同样浓度的过氧化氢溶液和辣根过氧化物酶溶液溶解0.0600g组分一(组分一的质量分数皆为60％)，混合均匀后获得对照组PASAM(C＝C/Dopa/OH)，同理获得对照组PASAM(SH/Dopa/OH)(组分二的质量分数皆为40％)。在室温下使用重量法测定粘合剂在不同溶胀时间下的溶胀率。为了模拟人体生理渗透压以及离子浓度，将样品浸泡于PBS溶液(pH＝7.4)中，并在规定的时间间隔称重。用滤纸擦拭固体表面上的过量水分，并记录湿重mw；然后，将样品在70℃下真空干燥至恒重，即得到样品的干重md。SR按如下的公式计算：
Figure BDA0002017736340000131
每次测量至少取三个样品，取SR的平均值为被测样品的溶胀率测定结果。
溶胀率SR主要由大分子三维网络中的交联键密度决定。密度越大，三维网络伸展受到的限制越大，吸收溶剂的空间越小，溶胀率越低。由图3可观察到双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)的溶胀率较单组分组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的低。这是因为在辣根过氧化物酶和过氧化氢的作用下，单组分组织粘合剂的大分子链间仅存在邻苯二酚间的共价交联键，而双组分组织粘合剂不仅含有不同的大分子链上的邻苯二酚官能团形成的共价交联键，而且含有组分一的大分子链上的碳碳双键与组分二的大分子链上的巯基通过在亲核试剂OH-催化作用下发生的迈克尔逊加成反应而形成另一种共价交联键，其形成机理如图4所示。这表明双组分的组织粘合剂的确具有较高的交联键密度，其三维网络的伸展受到的限制较大，故溶胀率较小。
聚天冬酰胺组织粘合剂的粘合强度根据《ASTM standard F2255-05method-Strength Properties of Tissue Adhesives in Lap-Shear by Tension Loading》标准进行猪皮搭接-剪切测试获得。具体的测试步骤如下：
1)从市场新鲜购买的猪侧脸皮经酒精和纱布清洁后，将猪皮的内层脂肪层刮除，并裁剪成规格为5cm×2cm×0.3cm的样条；将猪皮样条放入pH＝7.4的PBS缓冲溶液中，在4℃下浸泡24小时后取出；然后，用浸泡过PBS的纱布包裹猪皮，放入密封塑料袋，并置于37℃的水浴锅中15分钟，再将猪皮取出，用干纱布稍微擦干猪皮内表面，备用。
2)将0.060g本实施例制备的组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)溶解于0.040g过氧化氢浓度为20wt％的溶液中，制得含过氧化氢的组分一饱和溶液；将0.040g本实施例制备的组分二PASAM(SH/Dopa/OH)溶解于0.060g辣根过氧化物酶的浓度为2mg/ml的溶液中，制得含辣根过氧化物酶的组分二饱和溶液。
3)取两块猪皮样条A和B，用针筒注射器将组分一饱和溶液均匀地注射到样条A一端的内真皮表面，注射面积为2cm×1cm；同样地，将组分二饱和溶液均匀地注射到样条B一端的内真皮表面，注射面积为2cm×1cm。
4)将两块猪皮的注射区域在2N的压力下进行重叠搭接，并用浸泡过PBS的纱布覆盖猪皮并在室温条件下静置1小时后，即获得用双组分粘合剂粘接的一组猪皮粘接试样SC1/C2。
5)为了便于对比分析，将0.060g组分一PASPAM(C＝C/Dopa/OH)溶解于0.040g过氧化氢浓度为20wt％的溶液中，制得含过氧化氢的组分一饱和溶液；将0.060g组分一PASPAM(C＝C/Dopa/OH)溶解于0.040g辣根过氧化物酶的浓度为2mg/ml的溶液中，制得含辣根过氧化物酶的组分一饱和溶液；然后，以这两种溶液为粘合剂，采用如上所述的猪皮样品的粘接方法，制备作为对照的单组分的组分一粘合剂PASPAM(C＝C/Dopa/OH)粘接的一组猪皮粘接样品SC1。同样地，将0.040g组分二PASPAM(SH/Dopa/OH)溶解于0.060g过氧化氢浓度为20wt％的溶液中，制得含过氧化氢的组分二饱和溶液；将0.040g组分二溶解于0.060g辣根过氧化物酶的浓度为2mg/ml的溶液中，制得含辣根过氧化物酶的组分二饱和溶液；然后，以这两种溶液为粘合剂，采用如上所述的猪皮样品的粘接方法，制备作为对照的单组分的组分二粘合剂PASPAM(SH/Dopa/OH)粘接的一组猪皮粘接样品SC2。
6)使用Instron 4466万能试验机进行拉伸测试，拉伸速率为5mm/min，记录拉伸过程中的最大拉伸力(Nmax)，所得数值除以搭接面积0.0002m2，即得到粘合强度的数值。每组试样需测试10个粘接试样，取其平均值为该组试样的粘合强度。
图5为用实施例1所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)制作的猪皮粘接试样SC1/C2以及分别用相应的作为对照的单组分粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)制作的猪皮粘接试样SC1和SC2的粘合强度。试样SC1和SC2的粘合强度分别为13.0kPa和12.3kPa，而试样的SC1/C2粘合强度为25.2kPa，几乎是作为对照的单组分粘合剂粘接的试样SC1和SC2的2倍；并且这一粘合强度也高于商业化的纤维蛋白胶的粘合强度(约为20kPa)。根据图5的测试结果可以确定，本实施例合成的聚天冬酰胺组织粘合剂对组织具有优异的粘合性。
与研究论文“Bioinspired dopamine-conjugated polyaspartamide as a noveland versatile adhesive material(Bo Wang,Young-Sil Jeon,Suk Ho Bhang,Ji-HeungKim,Express Polym.Lett.,2017,11,601.)”中制备的聚天冬酰胺组织粘合剂相比，本实施例所制备的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂具有更好的水溶性。组分一的饱和溶液的质量分数为60％，而组分二的饱和溶液的质量分数为40％。使用双针筒注射器，能够分别将组分一饱和溶液和组分二饱和溶液原位注射到手术切割后的组织切口边缘处或受伤组织的边缘处，并使之接触，待1～30分钟后凝胶化完全，实现组织粘合或修复。这一使用方式不仅非常便利，还能够使组织粘合剂与伤口边缘更好地吻合在一起。另一方面，本实施例突破性地在聚天冬酰胺分子链间构建了两类化学交联键，通过提高交联键密度增强了粘合剂凝胶后的内结合强度，从而粘合强度得以进一步提升至25.2kPa，高于已经商业化的纤维蛋白胶的粘合强度(约为20kPa)和单组分组织粘合剂。本实施例的制备过程相对简单，反应物毒性小，产物后处理简单有效，能更好地除去残余聚天冬酰胺产物中的未参与反应的含邻苯二酚基团的伯胺衍生物杂质，无需采用一般组织粘合剂所需的透析、冷冻干燥等步骤来除去杂质，大大降低时间成本以及设备的要求和投入。因此，该组织粘合剂具有极好的潜力用作临床伤口愈合材料。
实施例2
一种双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂，由两种分别带有不同的反应性官能团的聚天冬酰胺即组分一和组分二构成；组分一为带有乙烯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)，组分二则为带有巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)。
组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)的结构式为：
Figure BDA0002017736340000151
组分二PASAM(SH/Dopa/OH)的结构式为：
Figure BDA0002017736340000152
双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分一的制备方法，包括以下步骤：
(1)含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa)的制备：将970mg聚琥珀酰亚胺(含10mmol琥珀酰亚胺单元)溶解于10g二甲基亚砜中，并加入4mmol(341mg)4-戊烯-1-胺，通氩气保护，在50℃下反应15小时；再加入15mmol(2538mg)(R)-4-(2-氨基-1-羟乙基)-1,2-苯二酚和20mmol(2024mg)三乙胺，通氩气保护，在60℃下反应24小时，反应完成。将反应液冷却至室温，并缓慢滴入适量丙酮中，使产物即含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa)沉淀出来；然后，将所得沉淀物置于适量甲醇中，超声震荡以除去未反应的(R)-4-(2-氨基-1-羟乙基)-1,2-苯二酚，从而将不溶于甲醇的产物PASAM(C＝C/Dopa)分离出来。
(2)含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)的制备：将步骤(1)制得的PASAM(C＝C/Dopa)溶解于10g二甲基亚砜中；并加入20mmol(1502mg)异丙醇胺，通氩气保护，在45℃下反应6小时即可结束反应。将反应液缓慢滴入适量的丙酮中，使产物沉淀出来；再用适量丙酮洗涤多次，直到洗涤液无色透明；然后，将经洗涤的沉淀物置于温度设定为40℃的真空烘箱中干燥1天，得到含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物PASAM(C＝C/Dopa/OH)，即所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分一。
双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分二的制备方法，包括以下步骤：
(1)含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa)的制备：将970mg聚琥珀酰亚胺(含10mmol琥珀酰亚胺单元)溶解于10g二甲基亚砜中，并加入4mmol(454mg)半胱胺盐酸盐和10mol(1012mg)三乙胺，通氩气保护，在25℃下反应10小时；再加入15mmol(2538mg)(R)-4-(2-氨基-1-羟乙基)-1,2-苯二酚和20mmol(2024mg)三乙胺，通氩气保护，在60℃下反应24小时，反应完成。将反应液冷却至室温，并缓慢滴入适量丙酮中，使产物即含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa)沉淀出来；然后，将所得沉淀物置于适量甲醇中，超声震荡以除去未反应的(R)-4-(2-氨基-1-羟乙基)-1,2-苯二酚，从而将不溶于甲醇的产物PASAM(SH/Dopa)分离出来。
(2)含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)的制备：将步骤(1)制得的PASAM(SH/Dopa)溶解于10g二甲基亚砜中；并加入20mmol(1502mg)异丙醇胺，通氩气保护，在45℃下反应6小时即可结束反应。将反应液缓慢滴入适量的丙酮中，使产物沉淀出来；再用适量丙酮洗涤多次，直到洗涤液无色透明；然后，将经洗涤的沉淀物置于温度设定为40℃的真空烘箱中干燥1天，得到含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物PASAM(SH/Dopa/OH)，即所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分二。
本实施例所制得的聚天冬酰胺组织粘合剂的两个组分的红外谱图和核磁谱图分别与图1和图2一致，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)以及作为对照的两个单组分组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的溶胀率与图3相似，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)的两类化学交联键的形成机理与图4一致，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)以及作为对照的两个单组分组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的粘合强度的测试标准、基本方法和步骤与实施例1一致，不再重复。但是，粘合剂溶液的配制有所不同。具体配制如下所述。
将0.070g本实施例制备的组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)溶解于0.030g过氧化氢浓度为10wt％的溶液中，制得含过氧化氢的组分一饱和溶液；将0.035g本实施例制备的组分二PASAM(SH/Dopa/OH)溶解于0.065g辣根过氧化物酶的浓度为1mg/ml的溶液中，制得含辣根过氧化物酶的组分二饱和溶液。据此，可配制相应的含辣根过氧化物酶的组分一饱和溶液和含过氧化氢的组分二饱和溶液。然后，参照实施例1所述的方法，制备用本实施例所制得的双组分组织粘合剂粘接的一组猪皮粘接试样SC1/C2，以及分别用作为对照的单组分组织粘合剂粘接的两组猪皮粘接试样SC1和SC2。
图6为用实施例2所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)制作的猪皮粘接试样SC1/C2以及分别用相应的作为对照的单组分粘合剂制作的猪皮粘接试样SC1和SC2的粘合强度。SC1和SC2的粘合强度分别为6.4kPa和5.6kPa，而SC1/C2的粘合强度为12.9kPa，几乎是作为对照的单组分粘合剂粘接的试样SC1和SC2的2倍。在本实施例的粘合强度测试中，所用的过氧化氢和辣根过氧化物酶溶液浓度为实施例1的一半，粘合强度也约为图5所给出的粘合强度数值的一半。这表明过氧化氢和辣根过氧化物酶溶液的浓度会影响粘合强度的大小。
本实施例所制备的聚天冬酰胺产物具有较好的水溶性。组分一的饱和溶液的质量分数为70％，组分二的饱和溶液的质量分数为35％。使用双针筒注射器，能够分别将组分一饱和溶液和组分二饱和溶液原位注射到手术切割后的组织切口边缘处或受伤组织的边缘处，并使之接触，1～30分钟后凝胶化完全，实现组织粘合或修复。这一使用方式体现出了良好的便利性。
实施例3
一种双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂，由两种分别带有不同的反应性官能团的聚天冬酰胺即组分一和组分二构成；组分一为带有乙烯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)，组分二则为带有巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)。
组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)的结构式为：
Figure BDA0002017736340000171
组分二PASAM(SH/Dopa/OH)的结构式为：
Figure BDA0002017736340000172
双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分一的制备方法，包括以下步骤：
(1)含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa)的制备：将1455mg聚琥珀酰亚胺(含15mmol琥珀酰亚胺单元)溶解于15g二甲基亚砜中，并加入6mmol(561mg)烯丙胺盐酸盐和10mmol(1012mg)三乙胺，通氩气保护，在40℃下反应24小时；再加入15mmol(3168mg)L-3-(3,4-二羟基苯基)-2-甲基丙氨酸，通氩气保护，在70℃下反应24小时，反应完成。将反应液冷却至室温，并缓慢滴入适量乙醚中，使产物即含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa)沉淀出来；然后，将所得沉淀物置于适量甲醇中，超声震荡以除去未反应的L-3-(3,4-二羟基苯基)-2-甲基丙氨酸，从而将不溶于甲醇的产物PASAM(C＝C/Dopa)分离出来。
(2)含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)的制备：将步骤(1)制得的PASAM(C＝C/Dopa)溶解于15g二甲基亚砜中；并加入25mmol(1878mg)L-氨基丙醇，通氩气保护，在50℃下反应8小时即可结束反应。将反应液缓慢滴入适量的丙酮中，使产物沉淀出来；再用适量丙酮洗涤多次，直到洗涤液无色透明；然后，将经洗涤的沉淀物置于温度设定为40℃的真空烘箱中干燥1天，得到含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物PASAM(C＝C/Dopa/OH)，即所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分一。
双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分二的制备方法，包括以下步骤：
(1)含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa)的制备：将1455mg聚琥珀酰亚胺(含15mmol琥珀酰亚胺单元)溶解于15g二甲基亚砜中，并加入6mmol(727mg)L-半胱氨酸和10mmol(1012mg)三乙胺，通氩气保护，在30℃下反应9小时；再加入15mmol(3168mg)L-3-(3,4-二羟基苯基)-2-甲基丙氨酸，通氩气保护，在70℃下反应24小时，反应完成。将反应液冷却至室温，并缓慢滴入适量乙醚中，使产物即含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa)沉淀出来；然后，将所得沉淀物置于适量甲醇中，超声震荡以除去未反应的L-3-(3,4-二羟基苯基)-2-甲基丙氨酸，从而将不溶于甲醇的产物PASAM(SH/Dopa)分离出来。
(2)含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)的制备：将步骤(1)制得的PASAM(SH/Dopa)溶解于15g二甲基亚砜中；并加入25mmol(1878mg)L-氨基丙醇，通氩气保护，在50℃下反应8小时即可结束反应。将反应液缓慢滴入适量的丙酮中，使产物沉淀出来；再用适量丙酮洗涤多次，直到洗涤液无色透明；然后，将经洗涤的沉淀物置于温度设定为40℃的真空烘箱中干燥1天，得到含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物PASAM(SH/Dopa/OH)，即所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分二。
本实施例所制得的聚天冬酰胺组织粘合剂的两个组分的红外谱图和核磁谱图分别与图1和图2一致，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)以及作为对照的两个单组分组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的溶胀率与图3相似，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)的两类化学交联键的形成机理与图4一致，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)以及作为对照的两个单组分组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的粘合强度的测试标准、基本方法和步骤与实施例1一致，不再重复。但是，粘合剂溶液的配制有所不同。具体配制如下所述。
将0.070g本实施例制备的组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)溶解于0.030g过氧化氢浓度为20wt％的溶液中，制得含过氧化氢的组分一饱和溶液；将0.050g本实施例制备的组分二PASAM(SH/Dopa/OH)溶解于0.050g辣根过氧化物酶的浓度为2mg/ml的溶液中，制得含辣根过氧化物酶的组分二饱和溶液。据此，可配制相应的含辣根过氧化物酶的组分一饱和溶液和含过氧化氢的组分二饱和溶液。然后，参照实施例1所述的方法，制备用本实施例所制得的双组分组织粘合剂粘接的一组猪皮粘接试样SC1/C2，以及分别用作为对照的单组分组织粘合剂粘接的两组猪皮粘接试样SC1和SC2。
对使用本实施例所制得的双组分组织粘合剂粘接的猪皮粘接试样SC1/C2以及用作为对照的单组分组织粘合剂粘接的猪皮粘接试样SC1和SC2的粘合强度的测试结果与图5相似，不再重复。
本实施例所制备的双组分聚天冬酰胺产物具有较好的水溶性。组分一的饱和溶液的质量分数为70％，组分二的饱和溶液的质量分数为50％。使用双针筒注射器，能够分别将组分一饱和溶液和组分二饱和溶液原位注射到手术切割后的组织切口边缘处或受伤组织的边缘处，并使之接触，1～30分钟后凝胶化完全，实现组织粘合或修复。这一使用方式体现出了良好的便利性。
实施例4
一种双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂，由两种分别带有不同的反应性官能团的聚天冬酰胺即组分一和组分二构成；组分一为带有乙烯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)，组分二则为带有巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)。
组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)的结构式为：
Figure BDA0002017736340000191
组分二PASAM(SH/Dopa/OH)的结构式为：
Figure BDA0002017736340000201
双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分一的制备方法，包括以下步骤：
(1)含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa)的制备：将582mg聚琥珀酰亚胺(含6mmol琥珀酰亚胺单元)溶解于7gN,N-二甲基甲酰胺中，并加入2.4mmol(258.2mg)3-丁烯胺盐酸盐和3mmol(388mg)二正丁胺，通氩气保护，在45℃下反应20小时；再加入6mmol(1183mg)3-羟基-L-酪氨酸，通氩气保护，在75℃下反应20小时，反应完成。将反应液冷却至室温，并缓慢滴入适量乙醇中，使产物即含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa)沉淀出来；然后，将所得沉淀物置于适量甲醇中，超声震荡以除去未反应的3-羟基-L-酪氨酸，从而将不溶于甲醇的产物PASAM(C＝C/Dopa)分离出来。
(2)含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)的制备：将步骤(1)制得的PASAM(C＝C/Dopa)溶解于7gN,N-二甲基甲酰胺中；并加入10mmol(975mg)乙醇胺盐酸盐和15mmol(1940mg)二正丁胺，通氩气保护，在45℃下反应8小时即可结束反应。将反应液缓慢滴入适量的丙酮中，使产物沉淀出来；再用适量丙酮洗涤多次，直到洗涤液无色透明；然后，将经洗涤的沉淀物置于温度设定为40℃的真空烘箱中干燥1天，得到含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物PASAM(C＝C/Dopa/OH)，即所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分一。
双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分二的制备方法，包括以下步骤：
(1)含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa)的制备：将582mg聚琥珀酰亚胺(含6mmol琥珀酰亚胺单元)溶解于7gN,N-二甲基甲酰胺中，并加入2.4mmol(252.1mg)4-巯基-1-丁胺，通氩气保护，在40℃下反应15小时；再加入6mmol(1183mg)3-羟基-L-酪氨酸，通氩气保护，在75℃下反应20小时，反应完成。将反应液冷却至室温，并缓慢滴入适量乙醇中，使产物即含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa)沉淀出来；然后，将所得沉淀物置于适量甲醇中，超声震荡以除去未反应的3-羟基-L-酪氨酸，从而将不溶于甲醇的产物PASAM(SH/Dopa)分离出来。
(2)含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)的制备：将步骤(1)制得的PASAM(SH/Dopa)溶解于7g N,N-二甲基甲酰胺中；并加入10mmol(975mg)乙醇胺盐酸盐和15mmol(1940mg)二正丁胺，通氩气保护，在45℃下反应8小时即可结束反应。将反应液缓慢滴入适量的丙酮中，使产物沉淀出来；再用适量丙酮洗涤多次，直到洗涤液无色透明；然后，将经洗涤的沉淀物置于温度设定为40℃的真空烘箱中干燥1天，得到含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物PASAM(SH/Dopa/OH)，即所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分二。
本实施例所制得的聚天冬酰胺组织粘合剂的两个组分的红外谱图和核磁谱图分别与图1和图2一致，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)以及作为对照的两个单组分组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的溶胀率与图3相似，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)的两类化学交联键的形成机理与图4一致，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)以及作为对照的两个单组分组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的粘合强度的测试标准、基本方法和步骤与实施例1一致，不再重复。但是，粘合剂溶液的配制有所不同。具体配制如下所述。
将0.060g本实施例制备的组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)溶解于0.040g过氧化氢浓度为20wt％的溶液中，制得含过氧化氢的组分一饱和溶液；将0.035g本实施例制备的组分二PASAM(SH/Dopa/OH)溶解于0.065g辣根过氧化物酶的浓度为2mg/ml的溶液中，制得含辣根过氧化物酶的组分二饱和溶液。据此，可配制相应的含辣根过氧化物酶的组分一饱和溶液和含过氧化氢的组分二饱和溶液。然后，参照实施例1所述的方法，制备用本实施例所制得的双组分组织粘合剂粘接的一组猪皮粘接试样SC1/C2，以及分别用作为对照的单组分组织粘合剂粘接的两组猪皮粘接试样SC1和SC2。
对使用本实施例所制得的双组分组织粘合剂粘接的猪皮粘接试样SC1/C2以及用作为对照的单组分组织粘合剂粘接的猪皮粘接试样SC1和SC2的粘合强度的测试结果与图5相似，不再重复。
本实施例所制备的双组分聚天冬酰胺产物具有较好的水溶性。组分一的饱和溶液的质量分数为60％，组分二的饱和溶液的质量分数为35％。使用双针筒注射器，能够分别将组分一饱和溶液和组分二饱和溶液原位注射到手术切割后的组织切口边缘处或受伤组织的边缘处，并使之接触，1～30分钟后凝胶化完全，实现组织粘合或修复。这一使用方式体现出了良好的便利性。
实施例5
一种双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂，由两种分别带有不同的反应性官能团的聚天冬酰胺即组分一和组分二构成；组分一为带有乙烯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)，组分二则为带有巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)。
组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)的结构式为：
Figure BDA0002017736340000221
组分二PASAM(SH/Dopa/OH)的结构式为：
Figure BDA0002017736340000222
双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分一的制备方法，包括以下步骤：
(1)含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa)的制备：将970mg聚琥珀酰亚胺(含10mmol琥珀酰亚胺单元)溶解于10gN,N-二甲基甲酰胺中，并加入4mmol(430mg)2-甲基烯丙基胺盐酸盐和5mmol(506mg)三乙胺，通氩气保护，在50℃下反应15小时；再加入10mmol(1896mg)2-(3,4-二羟基苯基)乙胺盐酸盐和15mmol(1518mg)三乙胺，通氩气保护，在80℃下反应24小时，反应完成。将反应液冷却至室温，并缓慢滴入适量乙醚中，使产物即含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa)沉淀出来；然后，将所得沉淀物置于适量甲醇中，超声震荡以除去未反应的2-(3,4-二羟基苯基)乙胺，从而将不溶于甲醇的产物PASAM(C＝C/Dopa)分离出来。
(2)含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(C＝C/Dopa/OH)的制备：将步骤(1)制得的PASAM(C＝C/Dopa)溶解于10g N,N-二甲基甲酰胺中；并加入30mmol(2253mg)正丙醇胺，通氩气保护，在50℃下反应8小时即可结束反应。将反应液缓慢滴入适量的丙酮中，使产物沉淀出来；再用适量丙酮洗涤多次，直到洗涤液无色透明；然后，将经洗涤的沉淀物置于温度设定为40℃的真空烘箱中干燥1天，得到含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物PASAM(C＝C/Dopa/OH)，即所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分一。
双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分二的制备方法，包括以下步骤：
(1)含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa)的制备：将970mg聚琥珀酰亚胺(含10mmol琥珀酰亚胺单元)溶解于10gN,N-二甲基甲酰胺中，并加入4mmol(485mg)L-半胱氨酸，通氩气保护，在30℃下反应9小时；再加入10mmol(1896mg)2-(3,4-二羟基苯基)乙胺盐酸盐和15mmol(1518mg)三乙胺，通氩气保护，在80℃下反应24小时，反应完成。将反应液冷却至室温，并缓慢滴入适量乙醚中，使产物即含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa)沉淀出来；然后，将所得沉淀物置于适量甲醇中，超声震荡以除去未反应的2-(3,4-二羟基苯基)乙胺，从而将不溶于甲醇的产物PASAM(SH/Dopa)分离出来。
(2)含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺PASAM(SH/Dopa/OH)的制备：将步骤(1)制得的PASAM(SH/Dopa)溶解于10g N,N-二甲基甲酰胺中；并加入30mmol(2253mg)正丙醇胺，通氩气保护，在50℃下反应8小时即可结束反应。将反应液缓慢滴入适量的丙酮中，使产物沉淀出来；再用适量丙酮洗涤多次，直到洗涤液无色透明；然后，将经洗涤的沉淀物置于温度设定为40℃的真空烘箱中干燥1天，得到含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物PASAM(SH/Dopa/OH)，即所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的组分二。
本实施例所制得的聚天冬酰胺组织粘合剂的两个组分的红外谱图和核磁谱图分别与图1和图2一致，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)以及作为对照的两个单组分组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的溶胀率与图3相似，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂ASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)的两类化学交联键的形成机理与图4一致，不再重复。
本实施例所制得的双组分聚天冬酰胺组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)-PASAM(SH/Dopa/OH)以及作为对照的两个单组分组织粘合剂PASAM(C＝C/Dopa/OH)和PASAM(SH/Dopa/OH)的粘合强度的测试标准、基本方法和步骤与实施例1一致，不再重复。但是，粘合剂溶液的配制有所不同。具体配制如下所述。
将0.065g本实施例制备的组分一PASAM(C＝C/Dopa/OH)溶解于0.035g过氧化氢浓度为20wt％的溶液中，制得含过氧化氢的组分一饱和溶液；将0.045g本实施例制备的组分二PASAM(SH/Dopa/OH)溶解于0.055g辣根过氧化物酶的浓度为2mg/ml的溶液中，制得含辣根过氧化物酶的组分二饱和溶液。据此，可配制相应的含辣根过氧化物酶的组分一饱和溶液和含过氧化氢的组分二饱和溶液。然后，参照实施例1所述的方法，制备用本实施例所制得的双组分组织份粘合剂粘接的猪皮粘接试样SC1/C2，以及分别用作为对照的单组分组织粘合剂粘接的两组猪皮粘接试样SC1和SC2。
对使用本实施例所制得的双组分组织粘合剂粘接的猪皮粘接试样SC1/C2以及用作为对照的单组分组织粘合剂粘接的猪皮粘接试样SC1和SC2的粘合强度的测试结果与图5相似，不再重复。
本实施例所制备的双组分聚天冬酰胺产物具有较好的水溶性。组分一的饱和溶液的质量分数为65％，组分二的饱和溶液的质量分数为45％。使用双针筒注射器，能够分别将组分一饱和溶液和组分二饱和溶液原位注射到手术切割后的组织切口边缘处或受伤组织的边缘处，并使之接触，1～30分钟后凝胶化完全，实现组织粘合或修复。这一使用方式体现出了良好的便利性。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂，其特征在于，其由两种分别带有不同的反应性官能团的聚天冬酰胺组分一溶液和组分二溶液组成，其中组分一和组分二用量质量比为100:(1～5000)；组分一为带有乙烯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺，组分二为带有巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺；组分一的溶剂为过氧化氢溶液；组分二的溶剂为辣根过氧化物酶溶液；
组分一的结构式为：
Figure FDA0002373434270000011
组分二的结构式为：
Figure FDA0002373434270000012
其中，组分一和组分二中，R1为H、COOH或CH3；R2、R3为H、OH或CH3；R4、R5为0～5个碳的直链或支链烷基；R6为NH、O或0个原子；R7、R8为0～5个碳的直链或支链烷基；R9为H或CH3；R10为H、COOH。
2.权利要求1所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的制备方法，其特征在于：
组分一的制备包括以下步骤：
(1)含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺的制备：将聚琥珀酰亚胺溶解于第一溶剂中，并加含碳碳双键官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000021
和胺，通氩气或氮气保护，在20～80℃下反应12～36小时；再加入含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000022
和胺，通氩气或氮气保护，在50～80℃下反应12～36小时；将反应液冷却至室温，滴入第二溶剂，提纯，得含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺；
(2)含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺的制备：将步骤(1)制得的含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺溶解于第一溶剂中，并加入含羟基官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000023
和胺，通氩气或氮气保护，在20～60℃下反应5～24小时；将反应液缓慢滴入第二溶剂，提纯、干燥，得到含双键、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物组分一；
组分二通过如下步骤制备：
1)含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺的制备：将聚琥珀酰亚胺溶解于第一溶剂中，并加入含巯基官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000024
和胺，通氩气或氮气保护，在20～80℃下反应12～36小时；再加入含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000025
和胺，通氩气或氮气保护，在50～80℃下反应12～36小时，将反应液冷却至室温，缓慢滴入第二溶剂，提纯，得含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺；
2)含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺的制备：将步骤1)制得的含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺溶解于第一溶剂中，并加入含羟基官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000026
和胺，通氩气或氮气保护，在20～60℃下反应5～24小时；将反应液缓慢滴入第二溶剂，提纯，干燥，得到含巯基、邻苯二酚和羟基官能团的聚天冬酰胺产物组分二；
所述的第一溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；
所述的第二溶剂为丙酮、乙醇、乙醚中的一种或多种；
所述的胺的结构式为
Figure FDA0002373434270000027
其中R11、R12为H或1～5个碳的直链或支链烷烃；R13为1～5个碳的直链或支链烷烃。
3.根据权利要求2所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的提纯是滴入第二溶剂后使含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺沉淀出来；将所得沉淀物置于甲醇中，超声震荡以除去未反应的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000031
将不溶于甲醇的含双键和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺分离出来；
步骤1)所述的提纯缓慢滴入第二溶剂后使含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺沉淀产物出来；将所得沉淀物置于甲醇中，超声震荡以除去未反应的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000032
将不溶于甲醇的含巯基和邻苯二酚官能团的聚天冬酰胺分离出来。
4.根据权利要求2所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的提纯是将反应液缓慢滴入第二溶剂后使产物沉淀出来；再用第二溶剂洗涤多次，直到洗涤液无色透明；所述的干燥是将经洗涤的沉淀物置于温度设定为30～50℃的真空烘箱中干燥1～3天；
步骤2)所述的提纯是将反应液缓慢滴入第二溶剂后使产物沉淀出来；再用第二溶剂洗涤多次，直到洗涤液无色透明；所述的干燥是将经洗涤的沉淀物置于温度设定为30～50℃的真空烘箱中干燥1～3天。
5.根据权利要求2所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤1)中所述的第一溶剂的用量为聚琥珀酰亚胺质量的10～50倍。
6.根据权利要求2所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的含碳碳双键官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000033
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，与之同时加入的胺
Figure FDA0002373434270000034
摩尔数为
Figure FDA0002373434270000035
摩尔数的0～2倍，如果含碳碳双键官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000036
不是盐酸盐形式，
Figure FDA0002373434270000037
摩尔数为0；所述的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000041
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，同时加入的胺
Figure FDA0002373434270000042
摩尔数为
Figure FDA0002373434270000043
摩尔数的0～2倍，当所述的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000044
不是盐酸盐形式，
Figure FDA0002373434270000045
摩尔数为0。
7.根据权利要求2所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的含巯基官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000046
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，与之同时加入的胺
Figure FDA0002373434270000047
摩尔数为
Figure FDA0002373434270000048
摩尔数的0～2倍，当
Figure FDA0002373434270000049
不是盐酸盐形式，
Figure FDA00023734342700000410
摩尔数为0；所述的含邻苯二酚官能团的伯胺衍生物
Figure FDA00023734342700000411
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，与之同时加入的胺
Figure FDA00023734342700000412
摩尔数为
Figure FDA00023734342700000413
摩尔数的0～2倍，当
Figure FDA0002373434270000051
不是盐酸盐形式时，
Figure FDA0002373434270000052
摩尔数为0。
8.根据权利要求2所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的含羟基官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000053
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，与之同时加入的胺
Figure FDA0002373434270000054
摩尔数为
Figure FDA0002373434270000055
摩尔数的0～2倍，当
Figure FDA0002373434270000056
不是盐酸盐形式时，
Figure FDA0002373434270000057
摩尔数为0。
9.根据权利要求2所述的双组分原位注射型聚天冬酰胺仿生组织粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤2)所述的含羟基官能团的伯胺衍生物
Figure FDA0002373434270000058
摩尔数为聚琥珀酰亚胺中琥珀酰亚胺单元摩尔数的0.1～3.0倍，与之同时加入的胺
Figure FDA0002373434270000059
摩尔数为
Figure FDA00023734342700000510
摩尔数的0～2倍，当
Figure FDA00023734342700000511
不是盐酸盐形式时，
Figure FDA00023734342700000512
摩尔数为0。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110935058A (zh) * 2019-11-20 2020-03-31 山东百多安医疗器械有限公司 一种双组份快速止血医用胶及其制备方法
CN112263706B (zh) * 2020-10-12 2022-05-13 苏州度博迈医疗科技有限公司 一种可生物降解的生物粘合剂及其制备方法
CN112409611B (zh) * 2020-11-17 2022-11-08 中国石油大学(华东) 贻贝仿生凝胶组合物、自修复凝胶和调堵剂及其制备方法和应用
CN114149785B (zh) * 2022-01-07 2023-10-27 吉林工程技术师范学院 一种碱木质素交联贻贝仿生胶粘剂及其制备方法
CN114507347A (zh) * 2022-02-11 2022-05-17 浙江大学杭州国际科创中心 一种基于巯基迈克尔加成反应的粘合剂的制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9499728B2 (en) * 2010-10-05 2016-11-22 National Institute For Materials Science Two-component tissue adhesive and method for producing same
CN102585303B (zh) * 2012-03-27 2014-01-15 天津大学 一种壳聚糖/聚赖氨酸原位凝胶及其制备方法
CN102617867B (zh) * 2012-03-31 2013-07-10 南开大学 一种基于聚天冬氨酸衍生物的可注射水凝胶的制备方法
EP3523020A1 (en) * 2016-10-04 2019-08-14 Aarhus Universitet Flexible and multi-functional coacervates and hydrogel materials
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