CN110964213A - 一种可用于注射的水凝胶及其制备方法 - Google Patents

一种可用于注射的水凝胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可用于注射的水凝胶，由以下步骤制成：S1.将透明质酸加入无水DMSO中，加热后磁力搅拌溶解，冷却后加入N,N'‑羰基二咪唑，搅拌后加入水合肼，继续反应得到反应液，透析、冷冻干燥得到HA‑NHNH2；S2.将透明质酸加入无水DMSO中，加热后磁力搅拌溶解，冷却后加入N,N'‑羰基二咪唑，反应后加入2‑氨基‑2‑乙基‑1,3‑丙二醇，继续反应得到反应液，加水透析，加入NaIO4冰浴反应，透析、冷冻干燥得到HA‑CHO；S3.将HA‑NHNH2加入水中溶解完全得到甲溶液，将HA‑CHO加入水中溶解完全得到乙溶液，将甲溶液、乙溶液混合30‑40秒后静置得到可用于注射的水凝胶。本发明还提供了该水凝胶的制备方法。本发明所提供的水凝胶的生理pH值稳定，生物相容性较好，无毒副作用，且具有较好的消炎去肿性能。

Description

一种可用于注射的水凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水凝胶，特别是涉及一种可用于注射的水凝胶及其制备方法。
背景技术
目前临床上在组织损伤修复的研究还处于过渡阶段，药物和手术相结合在临床工作中占据主导地位，但其副作用及可能的并发症给病人带来了极大的痛苦。在组织损伤过程中，人们希望尽可能减少瘢痕的产生并促进组织损伤修复，因此，开发出一种无毒副作用并且生物相容性良好的生物材料，成为了人们亟待解决的热点问题。近年来可注射的水凝胶越来越受到人们的关注，从生物医学角度看，其具有非免疫原性和可降解性等特点，在临床应用中具有巨大的潜能。可注射水凝胶基支架的设计和制造在局部整形、微环境重建等方面有了突破的进展，由于其高含水量和刚度，以及良好的生物相容性和无毒副作用，可注射的水凝胶在临床应用中具备巨大的潜能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可用于注射的水凝胶，该水凝胶的生理pH值稳定，生物相容性较好，无毒副作用，且具有较好的消炎去肿性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种可用于注射的水凝胶，其由以下步骤制成：
S1.将透明质酸加入无水DMSO中，加热至50-70℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入N,N'-羰基二咪唑，搅拌24-30小时后加入水合肼，继续反应 24-30小时得到反应液，将水加入反应液中和N,N'-羰基二咪唑，透析2-3天后冷冻干燥得到HA-NHNH2；
S2.将透明质酸加入无水DMSO中，加热至50-70℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入N,N'-羰基二咪唑，反应2-8小时后加入2-氨基-2-乙基-1,3- 丙二醇，继续反应24-30小时得到反应液，将水加入反应液透析2-3天，然后加入NaIO4冰浴反应30-40分钟，再加入乙二醇中和NaIO4，透析2-3天后冷冻干燥得到HA-CHO；
S3.将步骤S1得到的HA-NHNH2加入水中溶解完全得到甲溶液，将步骤S2得到的HA-CHO加入水中溶解完全得到乙溶液，将甲溶液、乙溶液混合30-40秒后静置得到可用于注射的水凝胶。
进一步地，所述步骤S1中，透明质酸的重均分子量为47000，无水DMSO的纯度为99.5％，水合肼的质量浓度为80％，透明质酸、无水DMSO、N,N'-羰基二咪唑、水合肼的用量比为(0.5-2)g:(10-40)mL:(0.2-2)g:(0.5-2)mL。
进一步地，所述步骤S2中，透明质酸的重均分子量为47000，无水DMSO的纯度为99.5％，NaIO4的浓度为0.5mol/L，透明质酸、无水DMSO、N,N'-羰基二咪唑、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、水、NaIO4的用量比为(1-5)g:(10-40) mL:(0.5-2)g:(0.1-0.5)g:10mL:20mL。
进一步地，所述步骤S3中，甲溶液的浓度为5-40mg/mL，乙溶液的浓度为 5-20mg/mL，甲溶液、乙溶液的质量比为(0.2-2):1。
本发明要解决的另一技术问题提供上述可用于注射的水凝胶的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种可用于注射的水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
S1.将透明质酸加入无水DMSO中，加热至50-70℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入N,N'-羰基二咪唑，搅拌24-30小时后加入水合肼，继续反应 24-30小时得到反应液，将水加入反应液中和N,N'-羰基二咪唑，透析2-3天后冷冻干燥得到HA-NHNH2；
S2.将透明质酸加入无水DMSO中，加热至50-70℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入N,N'-羰基二咪唑，反应2-8小时后加入2-氨基-2-乙基-1,3- 丙二醇，继续反应24-30小时得到反应液，将水加入反应液透析2-3天，然后加入NaIO4冰浴反应30-40分钟，再加入乙二醇中和NaIO4，透析2-3天后冷冻干燥得到HA-CHO；
S3.将步骤S1得到的HA-NHNH2加入水中溶解完全得到甲溶液，将步骤S2得到的HA-CHO加入水中溶解完全得到乙溶液，将甲溶液、乙溶液混合30-40秒后静置得到可用于注射的水凝胶。
进一步地，所述步骤S1中，透明质酸的重均分子量为47000，无水DMSO的纯度为99.5％，水合肼的质量浓度为80％，透明质酸、无水DMSO、N,N'-羰基二咪唑、水合肼的用量比为(0.5-2)g:(10-40)mL:(0.2-2)g:(0.5-2)mL。
进一步地，所述步骤S2中，透明质酸的重均分子量为47000，无水DMSO的纯度为99.5％，NaIO4的浓度为0.5mol/L，透明质酸、无水DMSO、N,N'-羰基二咪唑、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、水、NaIO4的用量比为(1-5)g:(10-40) mL:(0.5-2)g:(0.1-0.5)g:10mL:20mL。
进一步地，所述步骤S3中，甲溶液的浓度为5-40mg/mL，乙溶液的浓度为 5-20mg/mL，甲溶液、乙溶液的质量比为(0.2-2):1。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明以氨基甘油侧链为原料，通过酰胺化反应和支链的选择性氧化制备出醛改性透明质酸，再将醛改性透明质酸与水合肼混合后制成水合肼交联水凝胶(化学反应方程式如下所示)，制得的水凝胶的生理pH值稳定。
Figure RE-GDA0002382156370000031
2)本发明可通过注射的方式在人体内原位形成水凝胶，无需开刀就可实现体内特定部位的功能重建，能很好地与宿主组织融合改善整体并维持到相应一定时期后被人体降解吸收，具有良好的生物相容性(细胞实验显示细胞能在本发明制得的水凝胶的表面以及内部生长，保持较好的细胞活性)以及消炎去肿性能，全程无毒副作用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明实施例1(图1中左半部分)以及对比例1(图1中右半部分) 的比较图；
图2为小鼠炎症组织切片未经处理的HE染色图；
图3为小鼠炎症组织切片经过本发明实施例1注入24小时之后的HE染色图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例及其说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
按照以下步骤制备可用于注射的水凝胶：
S1.将1g重均分子量为47000的透明质酸加入20mL纯度为99.5％的无水DMSO 中，加热至60℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入1g N,N'-羰基二咪唑，搅拌24小时后加入1mL质量浓度为80％的水合肼，继续反应24小时得到反应液，将水加入反应液中和N,N'-羰基二咪唑，透析2天后冷冻干燥得到 HA-NHNH2；
S2.将2g重均分子量为47000的透明质酸加入20mL纯度为99.5％的无水DMSO 中，加热至60℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入1g N,N'-羰基二咪唑，反应5小时后加入0.3g 2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇，继续反应24小时得到反应液，将10mL水加入反应液透析2天，然后加入20mL浓度为0.5mol/L的 NaIO4冰浴反应30分钟，再加入乙二醇中和NaIO4，透析2天后冷冻干燥得到 HA-CHO；
S3.将步骤S1得到的HA-NHNH2加入水中溶解完全得到浓度为20mg/mL的甲溶液，将步骤S2得到的HA-CHO加入水中溶解完全得到浓度为10mg/mL的乙溶液，将质量比为1:1的甲溶液、乙溶液混合30秒后静置得到可用于注射的水凝胶。
实施例2
按照以下步骤制备可用于注射的水凝胶：
S1.将0.5g重均分子量为47000的透明质酸加入10mL纯度为99.5％的无水 DMSO中，加热至50℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入0.2g N,N'-羰基二咪唑，搅拌25小时后加入0.5mL质量浓度为80％的水合肼，继续反应25小时得到反应液，将水加入反应液中和N,N'-羰基二咪唑，透析2天后冷冻干燥得到HA-NHNH2；
S2.将1g重均分子量为47000的透明质酸加入10mL纯度为99.5％的无水DMSO 中，加热至50℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入0.5g N,N'-羰基二咪唑，反应2小时后加入0.1g 2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇，继续反应25小时得到反应液，将10mL水加入反应液透析2天，然后加入20mL浓度为0.5mol/L 的NaIO4冰浴反应30分钟，再加入乙二醇中和NaIO4，透析2天后冷冻干燥得到 HA-CHO；
S3.将步骤S1得到的HA-NHNH2加入水中溶解完全得到浓度为5mg/mL的甲溶液，将步骤S2得到的HA-CHO加入水中溶解完全得到浓度为5mg/mL的乙溶液，将质量比为0.2:1的甲溶液、乙溶液混合35秒后静置得到可用于注射的水凝胶。
实施例3
按照以下步骤制备可用于注射的水凝胶：
S1.将2g重均分子量为47000的透明质酸加入40mL纯度为99.5％的无水DMSO 中，加热至70℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入2g N,N'-羰基二咪唑，搅拌30小时后加入2mL质量浓度为80％的水合肼，继续反应30小时得到反应液，将水加入反应液中和N,N'-羰基二咪唑，透析3天后冷冻干燥得到 HA-NHNH2；
S2.将5g重均分子量为47000的透明质酸加入40mL纯度为99.5％的无水DMSO 中，加热至70℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入2g N,N'-羰基二咪唑，反应8小时后加入0.5g 2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇，继续反应30小时得到反应液，将10mL水加入反应液透析3天，然后加入20mL浓度为0.5mol/L的 NaIO4冰浴反应40分钟，再加入乙二醇中和NaIO4，透析3天后冷冻干燥得到 HA-CHO；
S3.将步骤S1得到的HA-NHNH2加入水中溶解完全得到浓度为40mg/mL的甲溶液，将步骤S2得到的HA-CHO加入水中溶解完全得到浓度为20mg/mL的乙溶液，将质量比为2:1的甲溶液、乙溶液混合40秒后静置得到可用于注射的水凝胶。
实施例4
按照以下步骤制备可用于注射的水凝胶：
S1.将1.5g重均分子量为47000的透明质酸加入30mL纯度为99.5％的无水 DMSO中，加热至65℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入1.5g N,N'-羰基二咪唑，搅拌28小时后加入1.5mL质量浓度为80％的水合肼，继续反应28小时得到反应液，将水加入反应液中和N,N'-羰基二咪唑，透析3天后冷冻干燥得到HA-NHNH2；
S2.将4g重均分子量为47000的透明质酸加入30mL纯度为99.5％的无水DMSO 中，加热至65℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入1.5g N,N'-羰基二咪唑，反应6小时后加入0.4g 2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇，继续反应28小时得到反应液，将10mL水加入反应液透析3天，然后加入20mL浓度为0.5mol/L 的NaIO4冰浴反应35分钟，再加入乙二醇中和NaIO4，透析3天后冷冻干燥得到 HA-CHO；
S3.将步骤S1得到的HA-NHNH2加入水中溶解完全得到浓度为10mg/mL的甲溶液，将步骤S2得到的HA-CHO加入水中溶解完全得到浓度为15mg/mL的乙溶液，将质量比为1.5:1的甲溶液、乙溶液混合36秒后静置得到可用于注射的水凝胶。
对比例1：将质量比为1:1的透明质酸与水合肼混合均匀制得混合溶液。
由附图1可以看到，实施例1能成功形成水凝胶，而对比例1中的透明质酸未经过改性与水合肼混合只能形成溶液，不能形成水凝胶。
小鼠活体试验：
小鼠躯体上未处理烫伤的伤口经过48小时后的炎症反应明显，伤口处可见结痂；而经过本发明实施例1制得的水凝胶处理的伤口经过48小时后已无明显炎症反应，伤口已基本愈合，未见明显痂壳。
将小鼠炎症组织切片进行HE染色得到附图2和附图3，可以看到，未经处理的组织切片HE染色图(附图2)中有很多明显的气泡，而经过本发明实施例1 制得的水凝胶注入24小时之后的组织切片HE染色图中气泡已消失，炎症明显消除。小鼠活体试验证明本发明制得的水凝胶具有较好的消炎去肿性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种可用于注射的水凝胶，其特征在于：其由以下步骤制成：
S1.将透明质酸加入无水DMSO中，加热至50-70℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入N,N'-羰基二咪唑，搅拌24-30小时后加入水合肼，继续反应24-30小时得到反应液，将水加入反应液中和N,N'-羰基二咪唑，透析2-3天后冷冻干燥得到HA-NHNH2；
S2.将透明质酸加入无水DMSO中，加热至50-70℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入N,N'-羰基二咪唑，反应2-8小时后加入2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇，继续反应24-30小时得到反应液，将水加入反应液透析2-3天，然后加入NaIO4冰浴反应30-40分钟，再加入乙二醇中和NaIO4，透析2-3天后冷冻干燥得到HA-CHO；
S3.将步骤S1得到的HA-NHNH2加入水中溶解完全得到甲溶液，将步骤S2得到的HA-CHO加入水中溶解完全得到乙溶液，将甲溶液、乙溶液混合30-40秒后静置得到可用于注射的水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种可用于注射的水凝胶，其特征在于：所述步骤S1中，透明质酸的重均分子量为47000，无水DMSO的纯度为99.5%，水合肼的质量浓度为80%，透明质酸、无水DMSO、N,N'-羰基二咪唑、水合肼的用量比为（0.5-2）g:（10-40）mL:（0.2-2）g:（0.5-2）mL。
3.根据权利要求1所述的一种可用于注射的水凝胶，其特征在于：所述步骤S2中，透明质酸的重均分子量为47000，无水DMSO的纯度为99.5%，NaIO4的浓度为0.5mol/L，透明质酸、无水DMSO、N,N'-羰基二咪唑、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、水、NaIO4的用量比为（1-5）g:（10-40）mL:（0.5-2）g:（0.1-0.5）g:10mL:20mL。
4.根据权利要求1所述的一种可用于注射的水凝胶，其特征在于：所述步骤S3中，甲溶液的浓度为5-40mg/mL，乙溶液的浓度为5-20mg/mL，甲溶液、乙溶液的质量比为（0.2-2）:1。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种可用于注射的水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将透明质酸加入无水DMSO中，加热至50-70℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入N,N'-羰基二咪唑，搅拌24-30小时后加入水合肼，继续反应24-30小时得到反应液，将水加入反应液中和N,N'-羰基二咪唑，透析2-3天后冷冻干燥得到HA-NHNH2；
S2.将透明质酸加入无水DMSO中，加热至50-70℃后磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入N,N'-羰基二咪唑，反应2-8小时后加入2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇，继续反应24-30小时得到反应液，将水加入反应液透析2-3天，然后加入NaIO4冰浴反应30-40分钟，再加入乙二醇中和NaIO4，透析2-3天后冷冻干燥得到HA-CHO；
S3.将步骤S1得到的HA-NHNH2加入水中溶解完全得到甲溶液，将步骤S2得到的HA-CHO加入水中溶解完全得到乙溶液，将甲溶液、乙溶液混合30-40秒后静置得到可用于注射的水凝胶。
6.根据权利要求5所述的一种可用于注射的水凝胶，其特征在于：所述步骤S1中，透明质酸的重均分子量为47000，无水DMSO的纯度为99.5%，水合肼的质量浓度为80%，透明质酸、无水DMSO、N,N'-羰基二咪唑、水合肼的用量比为（0.5-2）g:（10-40）mL:（0.2-2）g:（0.5-2）mL。
7.根据权利要求5所述的一种可用于注射的水凝胶，其特征在于：所述步骤S2中，透明质酸的重均分子量为47000，无水DMSO的纯度为99.5%，NaIO4的浓度为0.5mol/L，透明质酸、无水DMSO、N,N'-羰基二咪唑、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、水、NaIO4的用量比为（1-5）g:（10-40）mL:（0.5-2）g:（0.1-0.5）g:10mL:20mL。
8.根据权利要求5所述的一种可用于注射的水凝胶，其特征在于：所述步骤S3中，甲溶液的浓度为5-40mg/mL，乙溶液的浓度为5-20mg/mL，甲溶液、乙溶液的质量比为（0.2-2）:1。
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