專利名稱：一種用聚天門冬氨酸衍生物制備可注射原位凝膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用聚天門冬氨酸衍生物制備可注射原位凝膠的方法。
背景技術(shù)：
水凝膠是具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物，它含水量高、柔軟、具有橡膠般 的粘彈性，近年來在生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。其中，關(guān)于可注射原 位凝膠化材料在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用研究越來越多，這種凝膠可作為栓塞材料、藥 物控釋載體、組織工程支架材料等，原位凝膠化體系在注射前保持溶液狀態(tài)， 可直接注射于目標(biāo)位置，發(fā)生原位交聯(lián)。形成的凝膠與目標(biāo)位置形狀完全吻 合。由于可采用注射方式植入，最大程度的減小了操作過程的的傷害性。
白明膠、膠原質(zhì)、殼聚糖等都可用來制備可注射原位凝膠化材料。這些 天然高分子雖然具有良好的生物相容性，但其形成的凝膠多為依靠離子鍵、 靜電作用力或疏水作用力等形成的物理凝膠，在人體環(huán)境中不穩(wěn)定，大大限
制了其應(yīng)用。聚天門冬氨酸(PASP)作為一種合成高分子，是一種氨基酸的 聚合物，具有良好的生物相容性和生物降解性，廣泛應(yīng)用于醫(yī)用材料的制備。 并且可以對它進(jìn)行進(jìn)一步改性，得到更加穩(wěn)定、且降解過程可控的原位化學(xué) 交聯(lián)凝膠。Gaetano Giammona等人制備了 PASP的衍生物聚2-羥乙基-天冬酰 胺(PHEA) ， PHEA具有良好的生物相容性、生物降解性和水溶性，常作為 生物醫(yī)學(xué)和藥物支架材料載體材料，再對PHEA進(jìn)行改性，制備光交聯(lián)的PASP 衍生物水凝膠，具有良好的藥物控釋和生物相容性。但由于采用光交聯(lián)方式， 不適用于可注射原位凝膠化體系。鑒于此，我們設(shè)想利用PASP制備一種可注 射的原位凝膠化材料，以期可以應(yīng)用做栓塞材料、藥物控釋載體、組織工程 支架材料等。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用聚天門冬氨酸衍生物制備可注射原位凝膠的 方法。
本發(fā)明的一種用聚天門冬氨酸衍生物制備可注射原位凝膠的方法，包括
以下步驟
第一步，參照Gaetano Giammona報道方法，制備PHEA,具體步驟如下 將聚琥珀酰亞胺(PSI)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，質(zhì)量百分比濃度為 9%， PSI的重復(fù)單元的分子量為97g/mo1。然后加入乙醇胺反應(yīng)48h，乙醇胺
3(MEA)與PSI單環(huán)摩爾比為l,反應(yīng)溫度4(TC。反應(yīng)結(jié)束后，用丙酮沉淀、 離心，得粗品，再溶解于蒸餾水中，超濾后，真空干燥得PHEA。
第二步，將PHEA溶解于DMF中，質(zhì)量百分比濃度為3.8-7.4%，通N2 15-20min， PHEA的重復(fù)單元的分子量為158g/mol，然后加入三乙胺作為縛酸 劑，三乙胺與PHEA重復(fù)單元摩爾比為1-3，冰浴中滴加酰氯的DMF溶液， 酰氯基團(tuán)與PHEA重復(fù)單元的摩爾比為1-3，滴加完畢，在室溫下攪拌反應(yīng) 4-24h;反應(yīng)結(jié)束后抽濾，除去不溶的三乙胺鹽酸鹽，濾液用正丁醇沉淀，再 用丙酮洗滌，離心得到固體物質(zhì)，該固體物質(zhì)溶于去離子水后超濾，超濾后 冷凍干燥即得可聚合的聚天門冬氨酸酰氯衍生物-，
第三步，將聚天門冬氨酸酰氯衍生物溶解于含有交聯(lián)劑的溶液中，聚天 門冬氨酸酰氯衍生物的質(zhì)量百分比濃度為5%-30%;然后加入氧化還原引發(fā)體 系過硫酸銨(APS)和四甲基乙二胺(TEMED) ， APS禾口TEMED的摩爾比 為l: 1;配置成預(yù)凝膠溶液；此預(yù)凝膠溶液中，APS和TEMED濃度均分別 為5mM-30mM， 20°C-45T下進(jìn)行凝膠化。
該制備方法中，所述酰氯為丙烯酰氯(AC)、甲基丙烯酰氯(MAc)或 肉桂酰氯(CC)。所述的交聯(lián)劑為甲叉雙丙烯酰胺(BIS)、聚乙二醇-400-雙丙烯酸酯(PEGDA)或聚乙二醇-400-二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)，且預(yù) 凝膠溶液中，交聯(lián)劑的質(zhì)量百分比濃度為0.15%-3.10%。
本發(fā)明方法操作工藝簡單，實施條件溫和。首先利用乙醇胺中的氨基與 PSI中酰亞胺鍵的開環(huán)反應(yīng)，引入羥基，再利用羥基和酰氯基團(tuán)可縮合形成酯 鍵的方法制備可聚合的聚天門冬氨酸衍生物?？梢酝ㄟ^改變酰氯與PHEA重 復(fù)單元摩爾比來調(diào)控雙鍵的接枝率。反應(yīng)過程中的小分子物質(zhì)可通過超濾的 方法去除。在生物相容性的過硫酸銨(APS)和四甲基乙二胺(TEMED)的 引發(fā)作用下，聚天門冬氨酸衍生物可通過雙鍵交聯(lián)形成聚天門冬氨酸水凝膠。 其凝膠化時間可通過引發(fā)劑濃度、交聯(lián)劑濃度和反應(yīng)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在體》顯 下凝膠化時間較短，非常有利于其作為可注射原位凝膠的應(yīng)用。本發(fā)明方 去 為制備可原位凝膠化的聚天門冬氨酸衍生物水凝膠提供了一種簡單可行的ff 方法。所得的聚天門冬氨酸衍生物水凝膠可用做栓塞材料、藥物控釋載體以 及組織工程的支架材料。
具體實施例方式
實施例l:稱取10gPSI溶于100mLDMF中，待PSI完全溶解后，加入 6.3mlMEA，然后在40 T反應(yīng)48h。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)丙酮沉淀、過濾，再將產(chǎn)
4品溶于去離子水，超濾，真空干燥得PHEA。將上述4gPHEA溶解于100mlDMF 中，通N2l5min，然后加入3.5ml三乙胺作為縛酸劑，冰浴中滴加2.0ml丙烯 酰氯與10mlDMF的混和液，滴加完畢，在室溫下攪拌反應(yīng)4h;將反應(yīng)混合 物抽濾，除去不溶的三乙胺鹽，濾液用正丁醇沉淀，再用丙酮洗滌，抽濾后， 超濾，冷凍干燥后即得丙烯酰氯改性的PASP，命名為PHA"。其雙鍵接枝率 為7.7%。
將PHAl"溶解于含有聚乙二醇-400-二甲基丙烯酸酯(PEGNMA)的溶液 中，配制成PHAf與PEGNMA的混合液，其中PHA^質(zhì)量百分比濃度為5%， PEGDMA的質(zhì)量百分比濃度為3.10%。然后加入氧化還原引發(fā)體系過硫酸銨 (APS)和N，N,N',N'-四甲基乙二胺(TEMED) ， APS和TEMED的摩爾比為 1: 1。配置成預(yù)凝膠溶液。此預(yù)凝膠溶液中，APS和TEMED濃度均分別為 5mM。其凝膠化時間為25min。
實施例2:稱取10gPSI溶于100mLDMF中，待PSI完全溶解后，加入 6.3mlMEA，然后在40 。C反應(yīng)48h。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)丙酮沉淀、過濾，再將產(chǎn) 品溶于去離子水，超濾，真空干燥得PHEA。將上述4gPHEA溶解于80mlDMF 中，通N2 20min，然后加入7ml三乙胺作為縛酸劑，冰浴中緩慢滴加4.0ml 丙稀酰氯與10mlDMF的混和液，滴加完畢，在室溫下攪拌反應(yīng)10h;將反應(yīng) 混合物抽濾，除去不溶的三乙胺鹽，濾液用正丁醇沉淀，再用丙酮洗滌，抽 濾后，超濾，冷凍干燥后即得丙烯酰氯改性的PASP，命名為PHA2氣其雙鍵 接枝率為34%。
將PHA2-溶解于含有甲叉雙丙烯酰胺(BIS)的溶液中，配制成PE^^ 與BIS的混合液，其中PHA2^勺質(zhì)量百分比濃度為15%， BIS的質(zhì)量百分比 濃度為0.6%。然后加入氧化還原引發(fā)體系過硫酸銨(APS)和N，N,N'，N'-四甲 基乙二胺(TEMED) ， APS和TEMED的摩爾比為1: 1，引發(fā)體系的最終均 分別濃度為20mM， 37。C下進(jìn)行凝膠化。其凝膠化時間為1.5min。
實施例3:稱取10gPSI溶于50mLDMF中，待PSI完全溶解后，加入 6.3mlMEA，然后在4(TC反應(yīng)2h。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)丙酮沉淀、過濾，再將產(chǎn) 品溶于去離子水，超濾，真空干燥得PHEA。將上述4gPHEA溶解于50mlDMF 中，通N2l5min，然后加入10.5ml三乙胺作為縛酸劑，冰浴中緩慢滴加9.0ml 甲基丙稀酰氯與10mlDMF的混和液，滴加完畢，在室溫下攪拌反應(yīng)24h;將 反應(yīng)混合物抽濾，除去不溶的三乙胺鹽，濾液用正丁醇沉淀，再用丙酮洗滌，抽濾后，超濾，冷凍干燥后即得甲基丙烯酰氯改性的PASP，命名為PHM1"。 其雙鍵接枝率為29.6%。
將PHM"溶解于含有聚乙二醇-400-雙丙烯酸酯(PEGDA)的溶液中，配 制成PHMf與PEGDA的混合液，其中PHM1^的質(zhì)量百分比濃度為15%， PEGDA的質(zhì)量百分比濃度為2n/。。然后加入氧化還原引發(fā)體系過硫酸銨(APS) 和N,N,N',N'-四甲基乙二胺(TEMED) ， APS和TEMED的摩爾比為1 1。 配置成預(yù)凝膠溶液。此預(yù)凝膠溶液中，APS和TEMED均分別濃度為20mM， 37t:下進(jìn)行凝膠化。其凝膠化時間為3.8min。
實施例4:稱取10gPSI溶于100mL DMF中，待PSI完全溶解后，加入 6.3mlMEA，然后在40'C反應(yīng)48h。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)丙酮沉淀、過濾，再將產(chǎn) 品溶于去離子水，超濾，真空干燥得PHEA。將上述4gPHEA溶解于80mlDMF 中，通N2 20min，然后加入7ml三乙胺作為縛酸劑，冰浴中緩慢滴加6.0ml 甲基丙稀酰氯與10mlDMF的混和液，滴加完畢，在室溫下攪拌反應(yīng)12h;將 反應(yīng)混合物抽濾，除去不溶的三乙胺鹽，濾液用正丁醇沉淀，再用丙酮洗滌， 抽濾后，超濾，冷凍干燥后即得甲基丙烯酰氯改性的PASP，命名為PHM2氣 其雙鍵接枝率為25.8%。
將？1€]^2#溶解于含有甲叉雙丙烯酰胺(BIS)的溶液中，配制成PHM2" 與BIS的混合液，其中PHM2^的質(zhì)量百分比濃度為30%， BIS的質(zhì)量百分比 濃度為0.8%。然后加入氧化還原引發(fā)體系過硫酸銨(APS)和N,N，N',N'-四甲 基乙二胺(TEMED) ， APS和TEMED的摩爾比為1: 1，引發(fā)體系的最終均 分別濃度為30mM， 37"C下進(jìn)行凝膠化。其凝膠化時間為6.4min。
實施例5:稱取10gPSI溶于100mLDMF中，待PSI完全溶解后，加入 6.3mlMEA，然后在40'C反應(yīng)48h。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)丙酮沉淀、過濾，再將產(chǎn) 品溶于去離子水，超濾，真空干燥得PHEA。將上述4gPHEA溶解于80mlDMF 中，通N2l5min，然后加入3.5ml三乙胺作為縛酸劑，冰浴中緩慢滴加3.6ml 肉桂酰氯與10mlDMF的混和液，滴加完畢，在室溫下攪拌反應(yīng)4h;將反應(yīng) 混合物抽濾，除去不溶的三乙胺鹽，濾液用正丁醇沉淀，再用丙酮洗滌，抽 濾后，超濾，冷凍干燥后即得肉桂酰氯改性的PASP，命名為PHC。其雙鍵接 枝率為10.5%。
將PHC溶解于含有PEGDMA的溶液中，配制成PHC與PEGDMA的混 合液，其中PHC濃度為的質(zhì)量百分比20。/a， PEGDMA的質(zhì)量百分比濃度為 0.4%。然后加入氧化還原引發(fā)體系過硫酸銨(APS)和N,N，N'，N'-四甲基乙二胺(TEMED) ， APS和TEMED的摩爾比為1: 1。配置成預(yù)凝膠溶液。此預(yù) 凝膠溶液中，APS和TEMED濃度均分別為15mM， 37。C下進(jìn)行凝膠化。其 凝膠化時間為13min。
權(quán)利要求
1、一種用聚天門冬氨酸衍生物制備可注射原位凝膠的方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，制備聚2-羥乙基-天冬酰胺；第二步，將聚2-羥乙基-天冬酰胺溶解于二甲基甲酰胺中，質(zhì)量百分比濃度為3.8-7.4％，通氮氣15-20min，然后加入三乙胺作為縛酸劑，三乙胺與聚2-羥乙基-天冬酰胺重復(fù)單元摩爾比為1-3，冰浴中滴加酰氯的二甲基甲酰胺溶液，酰氯基團(tuán)與聚2-羥乙基-天冬酰胺重復(fù)單元的摩爾比為1-3，滴加完畢，在室溫下攪拌反應(yīng)4-24h；反應(yīng)結(jié)束后抽濾，除去不溶的三乙胺鹽酸鹽，濾液用正丁醇沉淀，再用丙酮洗滌，離心得到固體物質(zhì)，該固體物質(zhì)溶于去離子水后超濾，超濾后冷凍干燥即得可聚合的聚天門冬氨酸酰氯衍生物；第三步，將聚天門冬氨酸酰氯衍生物溶解于含有交聯(lián)劑的溶液中，聚天門冬氨酸酰氯衍生物的質(zhì)量百分比濃度為5％-30％；然后加入氧化還原引發(fā)體系過硫酸銨和四甲基乙二胺，過硫酸銨和四甲基乙二胺的摩爾比為1∶1；配置成預(yù)凝膠溶液；此預(yù)凝膠溶液中，過硫酸銨和四甲基乙二胺濃度均分別為5mM-30mM，20℃-45℃下進(jìn)行凝膠化。
2、 如權(quán)利要求1所述的聚天門冬氨酸衍生物的水凝膠的制備方法，其特 征在于，所述的酰氯為丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯或肉桂酰氯。
3、 如權(quán)利要求1所述的聚天門冬氨酸衍生物的水凝膠的制備方法，其特 征在于，所述的交聯(lián)劑為甲叉雙丙烯酰胺、聚乙二醇-400-雙丙烯酸酯或聚乙 二醇_400—二甲基丙烯酸酯。
4、 如權(quán)利要求1所述的聚天門冬氨酸衍生物的水凝膠的制備方法，其特 征在于，預(yù)凝膠溶液中，交聯(lián)劑的質(zhì)量百分比濃度為0.15%-3.10%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用聚天門冬氨酸衍生物制備可注射原位凝膠的方法。該方法將聚2-羥乙基-天冬酰胺溶解于二甲基甲酰胺中，通氮氣后加入三乙胺作為縛酸劑，冰浴中滴加酰氯的二甲基甲酰胺溶液，滴加完畢，在室溫下攪拌反應(yīng)4-24h；反應(yīng)結(jié)束后抽濾，除去不溶的三乙胺鹽酸鹽，濾液用正丁醇沉淀，再用丙酮洗滌，離心得到固體物質(zhì)，超濾后冷凍干燥即得可聚合的聚天門冬氨酸酰氯衍生物；將聚天門冬氨酸酰氯衍生物溶解于含有交聯(lián)劑的溶液中，然后加入氧化還原引發(fā)體系過硫酸銨和四甲基乙二胺，配置成預(yù)凝膠溶液；20℃-45℃下進(jìn)行凝膠化。本方法簡單可行，所得的聚天門冬氨酸衍生物水凝膠可用做栓塞材料、藥物控釋載體以及組織工程的支架材料。
文檔編號C08J3/02GK101507833SQ20091008010
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者孫紹華, 輝 曹, 芳 王, 蘇海佳, 譚天偉 申請人:北京化工大學(xué)