一种可降解pH敏感水凝胶共聚物及其制备方法和用途

摘要

本发明涉及医药用高分子材料领域，具体涉及一种pH敏感、并可生物降解的共聚物及其制备方法和用途。该共聚物为P(CL-MAA-EG)。实验结果表明，本发明P(CL-MAA-EG)共聚物具有多种优良特性，为需要使用pH敏感型共聚物的领域提供了一种新的选择。

权利要求

1.一种共聚物，其特征在于是由下述方法制备而成的：

以2，2-二甲氧基2-苯基苯乙酮作为引发剂，甲叉双丙烯酰胺作交联剂，以HEMA-PCL，MAA，PEGDMA或MPEG-MA为原料，通过365nm波长的500w紫外灯光照射10-60min引发的自由基聚合反应合成水凝胶，具有P(CL-MAA-EG)所示的结构。

2.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于：所述P(CL-MAA-EG)中，PMAA的重量百分比为20～70％，PEG的重量百分比为10～40％，PCL的重量百分比为20～70％。

3.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于：所述P(CL-MAA-EG)中，PEG链段的相对分子质量为300～10000，所述PCL链段的相对分子质量为300～20000。

4.根据权利要求3所述的共聚物，其特征在于：所述PEG链段的相对分子质量为300～

2000；PCL链段的相对分子质量为500～2000。

5.一种制备权利要求1～4任一项所述的共聚物的方法，其特征在于包括下述步骤：以2，2-二甲氧基2-苯基苯乙酮作为引发剂，甲叉双丙烯酰胺作交联剂，以HEMA-PCL，MAA，PEGDMA或MPEG-MA为原料，通过365nm波长的500w紫外灯下照射10-60min紫外光引发的自由基聚合反应合成P(CL-MAA-EG)水凝胶。

6.权利要求1～4任一项所述的共聚物在制备pH敏感型药物释放控制体系、可降解水凝胶或组织工程材料中的用途。

7.一种pH敏感型药物组合物，是由权利要求1～4任一项所述的共聚物装载药物制备而成的。

说明书

一种可降解pH敏感水凝胶共聚物及其制备方法和用途

技术领域

[0001] 本发明涉及医药用高分子材料领域，具体涉及一种P(CL-MAA-EG)共聚物及其制备方法和用途。

背景技术

[0002] 水凝胶是一种交联的亲水性多聚物的网络结构，因为大多数的水凝胶都具有很好的生物相容性和性能可调性，所以它是一类在生物工程和医药领域有着广泛应用前景的重要生物材料。水凝胶在维持其自身的结构时可以吸收大量的水，这一特性与软组织非常相似。同时水凝胶对环境条件刺激的反应性也在近年来引起了广泛的关注。许多物理和化学的刺激被用于诱导这一智能水凝胶系统的各种反应，其中包括温度、电场、溶剂、光、压力、声音和磁场等物理信号，也包括pH、离子和特殊分子的识别等化学和生化的刺激信号。这些环境敏感性或环境响应性的水凝胶通常被称为“聪明水凝胶”或者“智能水凝胶”。由于对环境刺激的敏感性，这些水凝胶在药物控制释放系统、靶向药物传递系统、细胞包埋和组织修复等领域方面具有广阔的应用前景而备受关注。

[0003] 目前，随着生物工程技术的发展，众多具有治疗功效的蛋白质和多肽类药物被开发出来，但这些生物活性药物主要是通过肌肉注射或者静脉注射来使用。因为这些药物在酸性的胃液或者含有多种分解蛋白质的酶的生物液(如体液)中易于被降解，使其生物活性失去。为了增加这些蛋白质和多肽类药物在采用口服途径给药时的生物利用度，pH敏感的水凝胶被用作研发新型的药物运送系统。在酸性的胃内环境(pH＝1.2)，药物在水凝胶内部不释放出来而受到保护；而在肠内环境(pH＝7.2)，水凝胶膨胀，药物就可以渗透出来。

[0004] 聚(甲基丙烯酸聚乙二醇)(即：P(MAA-EG))共聚物在一定条件下可以形成可逆的氢键复合物，这一结构导致了在周围环境pH值改变的情况下，凝胶溶胀性能的改变。在酸性环境中，聚乙二醇PEG链段与聚甲基丙烯酸PMAA链段通过氢键形成高度紧密的网络结构。当pH增加至中性、甚至碱性时，这一氢键复合物解体，水凝胶的网络结构变得松散。当pH值减小至呈酸性时，这一氢键复合物又可以形成，这种可逆的氢键复合物使得P(MAA-EG)共聚物在蛋白质或多肽药物的口服传递系统中具有潜在的巨大应用前景。目前N.A.Peppas等人已用P(MAA-EG)用于胰岛素的口服释放，并取得了一定的效果。但非常遗憾的是这种P(MAA-EG)水凝胶不能生物降解，因此其临床应用受到了极大的限制。同时，在应用这种水凝胶作为药物运送体系，保持其形态灵活性和生物可降解性，同时保证其他的一些必要的特性等方面仍然有很多问题。鉴于此，开发可生物降解的、pH敏感的水凝胶近年来成为一个研究热点。
发明内容：

[0005] 本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种共聚物。该共聚物具有P(CL-MAA-EG)所示的结构。

[0006] 其中，上述P(CL-MAA-EG)共聚物中PMAA的重量百分比为20～70％，PEG的重量百分比为10～40％，PCL的重量百分比为20～70％。优选的，上述P(CL-MAA-EG)中，PMAA的重量百分比为30～55％，PEG的重量百分比为10～40％，PCL的重量百分比为30～55％。

[0007] 其中，上述P(CL-MAA-EG)共聚物中PEG链段的相对分子质量为300～10000，PCL链段的相对分子质量为300～20000。优选的，上述PEG链段的相对分子质量为300～2000；PCL链段的相对分子质量为500～2000。

[0008] 更进一步的，上述P(CL-MAA-EG)共聚物是由下述方法制备得到的：以DMPA等作为引发剂，BIS作为交联剂，以HEMA-PCL，MAA，PEGDMA或MPEG-MA为原料，通过紫外光引发的自由基聚合反应合成P(CL-MAA-EG)水凝胶。

[0009] 本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种制备上述P(CL-MAA-EG)聚合物的方法。该方法包括下述步骤：

[0010] 以DMPA等作为引发剂，BIS作为交联剂，以HEMA-PCL，MAA，PEGDMA或MPEG-MA为原料，通过紫外光引发的自由基聚合反应合成P(CL-MAA-EG)水凝胶。

[0011] 具体地，该方法为：按配方将HEMA-PCL大分子单体，MAA，PEGDMA，BIS，占全部单体总重量1％的DMPA，全部溶解在二甲基甲酰胺(DMF)中，然后将溶液在氮气保护下注入一个称量瓶，溶液在365nm波长的紫外灯(500w)下照射10-60min，即可制得P(CL-MAA-EG)水凝胶。

[0012] 其中，上述HEMA-PCL是通过HEMA(0.1mol)为起始物引发己内酯ε-CL的开环聚合而合成，并提纯后在25℃下真空干燥保存备用。

[0013] 本发明所要解决的第三个技术问题是提供上述P(CL-MAA-EG)聚合物在药物释放控制体系、组织工程领域、可降解水凝胶及生物医用高分子材料中的用途。本发明P(CL-MAA-EG)聚合物特别适合用于pH敏感的局部释放控制药物体系、栓塞材料、可注射且可降解组织工程支架材料等领域。

[0014] 本发明所要解决的第四个技术问题是提供一种pH敏感型药物组合物。该pH敏感型药物组合物是由上述的共聚物装载药学上可以使用的药物活性成分制备而成的。

[0015] 本发明P(CL-MAA-EG)聚合物水凝胶，在pH＝1.2的水溶液中的均衡溶胀率要比pH＝7.2的水溶液中的低。溶胀率随着pH值从1.2提高到7.2而上升，这主要是由于氢键结合和静电相互作用引起的。当环境pH值升到7.2时，氢键断裂羧酸基团离子化；同时静电排斥作用使得多聚物网络结构扩张。由于以上各种原因的结合，随着pH值从1.2升到7.2，溶胀率突然的升高，这与P(MAA-EG)水凝胶的溶胀行为非常相似。

[0016] 由于本发明P(CL-MAA-EG)中创造性地引入了己内酯CL链段，从而使其在保持了P(MAA-EG)水凝胶的pH敏感特性的同时，还具有了可反复溶胀性和可生物降解性。而这些特性决定了本发明P(CL-MAA-EG)聚合物在药物释放控制体系、组织工程领域、可降解水凝胶及生物医用高分子材料等应用领域具有极好的应用前景，为需要使用pH敏感特性的领域提供了一种新的选择。本发明方法操作简便、产物得率高、纯度高、性质可控、适合于大规模生产应用。附图说明：

[0017] 图1是本发明可生物降解的pH-敏感的P(CL-MAA-EG)水凝胶的合成路线图。

[0018] 图2是HEMA-PCL的1H-NMR氢谱图。

[0019] 图3是HEMA-PCL和S-1水凝胶样品的FTIR谱图。

[0020] 图4a图为MAA和PCL的含量变化对水凝胶在pH＝1.2下溶胀行为的影响(37℃)图；b图为MAA和PCL的含量变化对水凝胶在pH＝7.2下溶胀行为的影响(37℃)。

[0021] 图5a图为PEG的含量变化对水凝胶在pH＝1.2下溶胀行为的影响(37℃)；

[0022] b图为PEG的含量变化对水凝胶在pH＝7.2下溶胀行为的影响(37℃)图。

[0023] 图6a图为PEG链段分子量对水凝胶在pH＝1.2下溶胀行为的影响(37℃)；b图为PEG链段分子量对水凝胶在pH＝7.2下溶胀行为的影响(37℃)。

[0024] 图7为本发明P(CL-MAA-EG)水凝胶样品(S-2)分别在pH1.2(图a)和pH7.2(图b)下处理2小时后的的SEM观察结果(均为放大1500倍)。

[0025] 图8为MAA和PCL的含量对本发明水凝胶在pH＝1.2和pH＝7.2转换下(转换时间60分钟)的动态溶胀行为的影响(37℃)。

[0026] 图9为PEG的含量对本发明水凝胶在pH＝1.2和pH＝7.2转换下(转换时间60分钟)的动态溶胀行为的影响(37℃)。

[0027] 图10为PEG链段分子量对本发明水凝胶在pH＝1.2和pH＝7.2转换下(转换时间60分钟)的动态溶胀行为的影响(37℃)。

[0028] 图11a图为MAA和PCL含量在pH＝1.2下对水凝胶的降解的影响(37℃)；b图为MAA和PCL含量在pH＝12下对水凝胶的降解的影响(37℃)。

[0029] 图12a图为PEG含量在pH＝1.2下对水凝胶的降解行为的影响(37oC)；b图为PEG含量在pH＝12下对水凝胶的降解行为的影响(37℃)。

[0030] 图13a图为PEG链段分子量在pH＝1.2下对水凝胶的降解行为的影响(37℃)；b图为PEG链段分子量在pH＝12下对水凝胶的降解行为的影响(37℃)。

[0031] 下面结合附图通过具体实施方式进一步描述但不限制本发明。

具体实施方式

[0032] N，N’-Methylene-bis-acrylamide(BIS)，甲叉双丙烯酰胺；

[0033] methacrylic acid(MAA)，甲基丙烯酸；

[0034] poly(ethylene glycol)dimethacrylate(PEGDMA，PEG)，聚乙二醇；

[0035] 2hydroxyethyl methacrylate(HEMA)，2-羟乙基甲基丙烯酸酯；

[0036] Tin(II)2-ethylhexanoate，辛酸亚锡；

[0037] 2，2-Dimethoxy 2-phenyl acetophenone(DMPA)；2，2-二甲氧基2-苯乙酮；

[0038] 均为分析纯，购自美国Aldrich Company公司，其余试剂均为市售分析纯。

[0039] 实施例一本发明P(CL-MAA-EG)聚合物的合成

[0040] 1、HEMA-PCL大分子单体的合成：

[0041] 2-羟乙基甲基丙烯酸酯封端的PCL大分子单体(HEMA-PCL)是通过甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)(0.1mol)为起始物引发己内酯(ε-caprolactone，ε-CL)(0.3mol)发生开环聚合而合成，其中辛酸亚锡(Tin(II)2-ethylhexanoate，Sn(Oct)2)用作催化剂。接着采用溶解/沉淀法提纯HEMA-PCL大分子单体，再将该大分子单体在25℃真空干燥至恒重。纯化的材料在冰箱中保存备用。

[0042] 2、P(CL-MAA-EG)水凝胶的合成：

[0043] 光聚合作用提供了一种有效且温和的原位水凝胶作用的方法。温和的光聚合化作用比起传统的物理化学水凝胶形成方法来说具有更多的优点：如中性的反应条件、最少的副产物、不需要有潜在毒性的催化剂和起始物、并且易于操作。因此近年来光聚合已经成为一种制备生物材料的新方法。因此，本文我们也应用了光催化的多聚合成法来制备pH敏感的P(CL-MAA-EG)水凝胶。

[0044] P(CL-MAA-EG)水凝胶通过紫外光引发的自由基聚合作用合成，DMPA用作光引发剂，甲叉双丙烯酰胺(BIS，MBA)作为交联剂。以P(CL-MAA-EG)40-40-20(S-1)为例，详细制备流程如下：

[0045] HEMA-PCL大分子单体0.4g，MAA 0.4g，PEGDMA 0.2g，BIS 0.3g，DMPA占 全部单体重量的1％，以上全部溶解在二甲基甲酰胺(DMF)中，然后将溶液在氮气保护下注入一个称量瓶，溶液在365nm波长的紫外灯(500w)下照射10-60min，即可制得P(CL-MAA-EG)40-40-20水凝胶。通过按表1要求调节配方，得到一系列P(CL-MAA-EG)水凝胶，本实施例所制得的各种P(CL-MAA-EG)水凝胶如表1所示。

[0046] 将得到的水凝胶在蒸馏水中浸泡7天，每天换水。处理后的水凝胶先在室温干燥一天，然后再50度真空干燥6天。干燥的水凝胶在真空包装袋中保存。

[0047] 表1本实例制备得到的各种水凝胶

[0048]编号 CL∶MAA∶PEG BIS Mn of PCL Mn of PEG
(Wt/Wt/Wt％) (Wt％)
S-1 40-40-20 0.3 500 875
S-2 25-55-20 0.3 500 875
S-3 55-25-20 0.3 500 875
S-4 45-45-10 0.3 500 875
S-5 30-30-40 0.3 500 875
S-6 40-40-20 0.3 500 330
S-7 40-40-20 0.3 500 550

[0049] 4、凝胶含量检测

[0050] PCL和PEG两种同聚物都可溶解于氯仿，但是当用BIS交联后，得到的P(CL-MAA-EG)共聚物却不溶于氯仿。因此本文也对凝胶的含量根据如下的方法进行了确定：

[0051] 受试的聚合水凝胶(未纯化的样品)先在50度下真空干燥3天，然后在氯仿中浸泡24h，最后在50度真空中再干燥3天。凝胶的含量可按如下公式进行计算：

[0052]

[0053] W0和W1分别是凝胶在浸泡氯仿前和后的干重。本文中各水凝胶的凝胶含量见表1。

[0054] 所得的各种水凝胶的凝胶含量列在表1。样品S-2、S-1和S-3，随着PCL含量的增加，凝胶的含量显著的降低。而样品S-5、S-1和S-4，PCL的含量增加了，而PEG的含量减少，结果这三个样品的凝胶含量没有明显的变化。对于样品S-1、S-7和S-6，凝胶含量随着PEG段分子量的增加而轻微的减少。

[0055] 一般而言，上述实施例制备的P(CL-MAA-EG)聚合物的结构如下式所示：

[0056]

[0057] 其中L、m、n、J、K、X、y分别为正整数，BIS为交联剂甲叉双丙烯酰胺。

[0058] 实施例二P(CL-MAA-MPEG)水凝胶的制备

[0059] 与实施例一的方法基本相同，只是在此处使用一端为双键，另一端为甲氧基封端为PEG，即使用MPEG-MA代替PEGDMA，以其为大分子单体可以得到P(CL-MAA-MPEG)水凝胶，由于在该水凝胶中MPEG只有一端含双键，所得水凝胶的pH响应性与P(CL-MAA-EG)水凝胶相比大大增强。

[0060] 实施三本发明P(CL-MAA-EG)水凝胶载药系统的制备

[0061] 将本发明P(CL-MAA-EG)水凝胶先在pH7.2中溶胀，接着加入水溶性药物如VB12或BSA等，此时水溶性药物将扩散进入水凝胶中，1-2小时后向体系中加入pH1.2的缓冲溶液下调体系pH值，使水凝胶收缩，药物将会很方便的被装载到水凝胶内部，这样即可得到载药水凝胶复合物。本发明所示的载药方法特别适合于装载生物活性药物如蛋白质、多肽、或核酸药物，有利于保持这些药物的生物活性。

[0062] 用本发明P(CL-MAA-EG)装载药品做成多种常规口服规格的水凝胶，分别放入人工胃液中1～8小时，水凝胶的溶胀率很低，且药物释放量很少。将载药水凝胶放入人工肠液后发现，水凝胶很快出现溶胀，且药物释放速度明显加快，这说明了药物的释放行为具有pH敏感性。

[0063] 试验例一本发明P(CL-MAA-EG)合成的验证

[0064] FTIR傅立叶红外光谱分析：

[0065] FTIR(KBr)傅立叶红外光谱分析由NICOLET 200SXV(Nicolet公司，美国)红外分光光度计进行。

[0066] 1H-NMR核磁共振分析：

[0067] 1H-NMR核磁共振分析由核磁共振仪(Bruker公司，德国)在300MHz下使用四甲基硅烷(TMS)作内标以CDCl3溶剂进行检测。

[0068] HEMA-PCL大分子单体的1H-NMR谱如图1所示，与以前的报道结果完全一致。在6.13ppm和5.60ppm处的信号表示相应的双键上的氢离子，在1.4、2.3和4.1ppm处的信号则表示PCL段的链上的质子。在3.65ppm处的信号是HEMA-PCL大分子单体HO-CH2-端的亚甲基上的H离子。

[0069] HEMA-PCL大分子单体以及组合的水凝胶的FTIR光谱结果中在1733cm-1和-1 -1 -11163cm 处的吸收带是分别是酯和醚的峰。在1637cm 和814cm 处的信号则是HEMA-PCL大分子单体的C＝C的峰，但是这两个峰在S-1样品中消失了，这说明末端双键经过UV光引发的自由基聚合后，已经完全转化为C-C单键了。

[0070] 红外光谱和核磁共振氢谱图说明本发明P(CL-MAA-EG)已成功合成(见表1)。

[0071] 试验例二本发明P(CL-MAA-EG)聚合物的pH敏感性及生物降解特性试验

[0072] 1、溶胀性

[0073] 水凝胶的溶胀研究：

[0074] 水凝胶样品在37度条件下，在不同pH(1.2和7.2)的水溶液中浸泡不同的时间。然后取出，用滤纸吸取多余的水，溶胀率用下面的公式计算。

[0075] 溶胀率

[0076] Wt是水凝胶在t时间点的湿重，W0是起始的干燥水凝胶的重量。

[0077] 在本文中，水凝胶在水溶液中浸泡120h后的溶胀率定义为平衡溶胀率。

[0078] 对于这一可生物降解的pH敏感的水凝胶，PMAA链段和PEG链段都是亲水性的，PCL链段是疏水性的。水凝胶的溶胀特性就取决于MAA、PCL、PEG的重量含量及分子量，同时介质的pH值对溶胀行为影响很大。

[0079] 2、对本发明P(CL-MAA-EG)的pH敏感性的影响因素

[0080] 2.1水溶液pH值的影响

[0081] 由于P(CL-MAA-EG)水凝胶中pMAA段中羧酸基团的存在，水溶液的ph值将极大的影响水凝胶的溶胀性。根据表2和图3～图5，样品在pH＝1.2的水溶液中的均衡溶胀率都要比pH＝7.2的水溶液中的低。溶胀率随着pH值从1.2提高到7.2而上升主要是由于氢键结合和静电相互作用引起的。当环境pH值升到7.2时，氢键断裂羧酸基团离子化；同时静电排斥作用使得多聚物网络结构扩张，这一现象可以在方案2中看到。由于以上各种原因的结合，随着pH值从1.2升到7.2，溶胀率突然的升高，这与P(MAA-EG)水凝胶的溶胀现象完全一致。

[0082] 对于这一可生物降解的pH敏感水凝胶，溶胀率是由氢键、静电排斥作用和大分子区段的扩展共同决定的。在低pH值条件下，氢键形成网状结构形成(collapsed)。但是，在高pH值条件下，氢键断裂，静电作用导致分子结构的扩展。在高pH值时水凝胶的网孔大小比在低pH值时要大，溶胀率也要大。图6显示了典型的P(CL-MAA-EG)水凝胶样品(S-2)分别在pH1.2和7.2水溶液中的横切面在扫描电镜SEM下形态。观察过程如下：

[0083] 将水凝胶样品(S-2)先分别在pH＝1.2和7.2的PBS溶液中浸泡2h，然后破碎，样品的横切面立即离子溅射镀膜。镀膜效率要很慢，每3分钟镀1分钟。镀膜后在载物台上20KV加速电压观察。

[0084] 从这个图可以发现S-2样品的横切面形态在pH1.2的时候很紧密；而当pH值提高到7.2后，横切面的形态变得松散，网孔的大小也增加了很多。因此，相对于在pH7.2的条件下，水分子在pH1.2的条件下更难渗透入水凝胶的内部。

[0085] 2.2MAA和PCL含量的影响

[0086] P(CL-MAA-EG)水凝胶的MAA和PEG段是亲水的，而PCL是疏水的。当PEG含量不变，MAA和PCL的含量对水凝胶的溶胀性就有极大的影响。

[0087] 如表2和图3所示，溶胀率随着亲水的MAA段的增加而增加，而随着数水的PCL段的减少而减少，这主要是因为pMAA段的羧酸基团。

[0088] 已经发现样品S-2的溶胀率在pH1.2和7.2时都比S-1、S-3的大。增加pH值显示着MAA含量对这些水凝胶的溶胀率的影响。

[0089] 2.3PEG含量的影响

[0090] 由于PEG段是非离子性和亲水的，所以也会影响水凝胶的溶胀率。根据图4，随着PEG含量的增加溶胀率也增加。图4中样品S-5的溶胀率就比S-1、S-4的大。

[0091] 2.4PEG分子量的影响

[0092] 水凝胶的溶胀率随着PEG分子量的增加有细微的增长，这可能是因为水凝胶网状结构的网孔增加了的缘故。在P(CL-MAA-EG)水凝胶中，PEGDMA两个端基均为双键，它可以被用作大分子的交联剂。随着PEG分子量的增加，交联的密度就降低，相应的样品溶胀率就增大。同时增加PEG的分子量可能会增强PEG与PCL链段，或与PMAA链段间的微观分离(microphaseseparation)，这可能引起水凝胶的亲水性增加，进而增加水分子的吸入。

[0093] 2.5PEG分子结构的影响

[0094] 如图5所示，水凝胶的溶胀率随着PEG分子量的增加有细微的增长，这可能是因为水凝胶网状结构的网孔大小增加了的缘故。在P(CL-MAA-EG)水凝胶中，PEG仍然被用作大分子的交联剂因为它在一条链上具有两个双键。随着PEG分子量的增加，交联的密度就降低，相应的样品溶胀率就增大。同时增加PEG的分子量可能会增强PEG与PCL，或PMAA段间的微观分离(microphase separation)，这可能引起水凝胶的亲水性增加，进而增加水分子的吸入。

[0095] 3、本发明P(CL-MAA-EG)水凝胶溶胀/去溶胀的动态研究

[0096] 水凝胶的溶胀和反溶胀动态研究：

[0097] 水凝胶的溶胀和反溶胀动态实验通过称量水凝胶在37℃下在不同pH值的水溶液中浸泡后的湿重来进行。详细步骤如下：

[0098] 干燥的水凝胶先在pH＝7.2过量的水溶液中浸泡1h。样品在预定的时间取出，用滤纸吸去多余的水份，然后小心的称重。在t＝1h的时候，水凝胶再浸泡到另一pH＝1.2的水溶液中，在不同时间点的溶胀率都按这一方法进行。在37度时，水凝胶浸泡在pH值在7.2和1.2之间的改变的水溶液中，可以观察到溶胀与反溶胀的波动。结果在图79中显示。

[0099] 本发明中，定义了一个反应指数(RI)，用于判定水凝胶的pH敏感性。

[0100] RI＝SR(pH7.2)，t＝60-SR(pH1.2)，t＝120

[0101] 其中SR(pH7.2)，t＝60和SR(pH1.2)，t＝120分别是凝胶在pH＝7.2的水溶液中浸泡60min后的溶胀率，和水凝胶在pH＝1.2的水溶液中浸泡120min后的溶胀率。

[0102] RI用于反映水凝胶在pH7.2和1.2之间的平衡溶胀的差异性。RI增加，这种在差异就增强了，这就意味着水凝胶的pH敏感性增加了。

[0103] 水凝胶溶胀/反溶胀(pH敏感性)的动态研究结果见图7图9。所有的水凝胶在pH7.2时都溶胀，而在pH1.2时收缩。而水凝胶的收缩率比溶胀率大得多。同时当水凝胶从pH7.2移动到pH1.2时，溶胀率随着MAA含量的增加变化得更突兀。P(CL-MAA-EG)水凝胶的pH敏感性主要是因为主链上的羧酸基团。当水凝胶浸泡在pH7.2的水溶液时，氢键断裂同时羧酸基团离子化，连同静电作用共同导致网状结构的松展，结果就是水凝胶的亲水性增加。但是在pH1.2时，氢键再次形成，水凝胶收缩，结果就是溶胀率爆跌。因此，P(CL-MAA-EG)水凝胶的溶胀与反溶胀动态性主要决定于MAA中羧酸基团的含量。

[0104] 根据表1和图7，随着MAA含量的增加或者PCL含量的减少，pH反应指数RI就增加。这可能是因为同时增加了游离的羧酸含量和亲水性的原因。根据表1和图8，样品S-4、S-1、S-5随着PEG含量的增加，同时MAA和PCL段含量的减少，RI最终轻微的降低。表1和图9则表明PEG的分子量地RI值的影响，但是RI值并没有显著的差异。

[0105] 总之，本发明P(CL-MAA-EG)水凝胶的pH敏感性主要是由MAA与PEG的含量和分子结构决定的。

[0106] 4、本发明P(CL-MAA-EG)水凝胶的降解特性动态研究

[0107] 11.水凝胶的水解降解作用：

[0108] 选择了pH＝1.2和7.2的水溶液作为降解用介质。详细方法如下：

[0109] 干燥的水凝胶37摄氏度下放入不同pH值(1.2和12.0)的水溶液中，降解用的溶液每两个星期换一次。样品在预定的不同时间取出，用蒸馏水彻底冲洗，然后再50度真空干燥6天。降解的效率可以通过以下计算失重的公式进行计算：

[0110] 失重率

[0111] W0是开始降解处理前的干重，Wt是在t时间的干重。

[0112] 本发明P(CL-MAA-EG)水凝胶的PCL段是可水解的，水凝胶的重量损失主要是由PCL段的酯键断裂引起的。因此，PCL含量对水凝胶的降解率由极大的影响。根据图10，随着PCL含量增加或者MAA含量的减少，水凝胶的重量损失就增加。降解率不仅受PCL含量影响，还受到大分子结构的亲水性影响。根据图11可以发现，凝胶重量损失还随PEG含量的增加而增加。这一现象是因为当PEG含量增加时水凝胶的溶胀率(亲水性)增加，由此酯键变得更容易断裂。同时，如图12所示，水凝胶的重量损失率还随着PEG分子量的增加而增加。这同样是因为PEG分子量增加引起的溶胀率(亲水性)增加，以及交联密度减少导致的。

[0113] 总的来说，水凝胶的重量损失率主要是由PCL段的含量决定的，但是水解的速度还受到水凝胶的溶胀率影响。而PEG的含量和分子量也可能改变水凝胶的溶胀率。而P(MAA-EG)在相同条件下基本不降解，P(CL-MAA-EG)具有的可生物降解的特性更适合在生物医药领域进行应用，是一种既具有pH敏感性又具有很好的生物降解性的新型功能材料。

[0114] 上述实例结果表明，本发明P(CL-MAA-EG)中创造性地在保持P(MAA-EG)水凝胶的pH敏感特性的同时，还具有了可生物降解性。而这些特性决定了本发明P(CL-MAA-EG)聚合物在药物释放控制体系、组织工程领域、可降解水凝胶及生物医用高分子材料等应用领域具有极好的应用前景，为需要使用pH敏感特性的领域提供了一种新的选择。本发明方法操作简便、产物得率高、纯度高、性质可控、适合于大规模生产应用。