一种物理水凝胶及其用途

摘要

本发明公开了一种物理水凝胶，特征在于含有胆固醇-聚乙二醇-胆固醇三嵌段化合物。当胆固醇-聚乙二醇-胆固醇三嵌段化合物在水凝胶中的质量百分比为5%wt-50%wt时形成凝胶，此双取代物根据聚乙二醇链段长度的不同，在浓度为10%wt-30%wt时，在常温下能够形成凝胶。同时在聚乙二醇链段为1.5-3kDa时，聚合物含量为10%wt-20%wt的溶胶在35℃-70℃会发生溶胶-凝胶转变现象；本发明的制备过程简便，产物的纯化操作简单；制备的凝胶具有凝胶性能可控性以及较好的生物相容性，为生物可降解材料，具有较好的生物相容性同时能被循环系统外排，对人体无长期毒性，可用于药物凝胶剂型、栓塞材料以及组织工程材料。

权利要求

1.一种物理水凝胶，其特征在于：含有质量百分比为10%wt -50%wt的胆固醇-聚乙二醇-胆固醇三嵌段化合物，余量为蒸馏水。

2.如权利要求1所述的物理水凝胶，其特征在于：所述胆固醇-聚乙二醇-胆固醇三嵌段化合物在水凝胶中的质量百分比为10%wt -30%wt。

3.如权利要求1所述的物理水凝胶，其特征在于：所述的聚乙二醇为线形，分子量为

1.5-10kDa。

4.权利要求1所述的物理水凝胶，其特征在于：所述的胆固醇-聚乙二醇-胆固醇三嵌段化合物采用如下方法制备：用二氯亚砜将单丁二酸胆固醇酯的羧酸酰氯化后，再于二氧六环中与双羟基聚乙二醇或双氨基聚乙二醇反应，加入足够中和反应产生的酸的量的吡啶或三乙胺或碳酸钠或碳酸钾作为催化剂和缚酸剂，反应完全后得到的反应物于乙醚中沉淀、离心和干燥得到。

5.权利要求1所述的物理水凝胶作为药物载体以及组织工程材料的用途。

说明书

一种物理水凝胶及其用途

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种物理水凝胶及其用途。

背景技术

[0002] 水凝胶是由亲水性的高分子互相交联而形成的具有三维网状结构的聚集体。它虽不能溶于水，但是这种聚集体上的亲水部分能结合大量的水，从而使整个凝胶溶胀。这种高的水分保持特性以及柔性特征使得水凝胶的结构十分类似于人体组织的结构。水凝胶的材料很容易改性、合成和调节性质，普通的水凝胶可以载入大量的水溶性药物，而改性后对油溶性药物也可以有很好的保持特性，更能载入活的细胞或是组织，作为生长的支架材料。

[0003] 原位水凝胶是指凝胶以溶液状态给药，注射入包埋部位后，形成比较稳定的三维凝胶网络结构，从而在组织中固定和发挥作用。经典凝胶因为体积过大，医学上使用并不是很方便，被用做载药凝胶或是组织工程进行体内包埋或移植的时候必须在生物体表造成大的创口，才可以把凝胶植入体内，这样不仅价格昂贵，而且会给人体带来额外的伤害，也不适合在比较精细和脆弱的如血管和神经集中组织处使用。而原位凝胶，特别是可注射凝胶的出现就满足了药物控释和组织工程的要求，也一直是药剂学的研发热点。

[0004] 原位水凝胶的形成的形成可以通过原位的化学交联和物理交联实现。

[0005] 原位化学交联由于交联剂毒性和残留物毒性大，因此只能在工程材料等方面使用，而不能在医学上应用于人体。

[0006] 物理交联凝胶就是指凝胶在形成的时候中分子链的交联是由非共价键的交互作用引起的，由于不引入有毒的交联剂，所以在生物医用方面有良好的应用潜力。

[0007] 目前，常用于药物凝胶剂型以及组织工程材料的物理凝胶有poloxamer407（聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇的嵌段共聚物）、　PEO-PLGA-PEO[聚乙二醇-（聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物）-聚乙二醇的嵌段共聚物]等。当将这类物理凝胶配成水溶胶时，在低温下呈溶液态，可注射使用，在注射后发生溶胶-凝胶转化，粘度增加，流动性降低，变为凝胶态。在注射前混入药物或者是细胞，即可作为载药凝胶或者是组织工程载体。但是，这类物理凝胶不仅制备和纯化过程较为复杂，更无法被人体所降解，在使用结束后很难从人体的循环系统去除，长期会对人体造成不利影响。另一种可降解的可注射凝胶为PCL-PEG-PCL（聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯嵌段共聚物）和PCLA-PEG-PCLA（聚丙交酯/聚己内酯共聚物-聚乙二醇-聚丙交酯/聚己内酯共聚物的共聚物）。这类凝胶同样在注射后可发生溶胶-凝胶转化，但是制作过程复杂，纯化困难，凝胶性能不可控。

发明内容

[0008] 针对现有物理交联凝胶的不足，本发明提供了一种物理水凝胶及其用途。

[0009] 一种物理水凝胶，其特征在于含有质量百分比为10% wt -50% wt的胆固醇-聚乙二醇-胆固醇三嵌段化合物。

[0010] 作为优选项：

[0011] 所述胆固醇-聚乙二醇-胆固醇三嵌段化合物在水凝胶中的质量百分比为[0012] 10% wt -30% wt。

[0013] 所述的聚乙二醇为线形，分子量为1.5-10kDa。

[0014] 所述的胆固醇-聚乙二醇-胆固醇三嵌段化合物采用如下方法制备：用二氯亚砜将单丁二酸胆固醇酯的羧酸酰氯化后，再于二氧六环中与双羟基聚乙二醇或双氨基聚乙二醇反应，加入足够中和反应产生的酸的量的吡啶或三乙胺或碳酸钠或碳酸钾作为催化剂和缚酸剂，反应完全后得到的反应物于乙醚中沉淀、离心和干燥得到。

[0015] 本发明采用的技术方案是，利用分子量为1.5-10 kDa的线形双羟基或双氨基封端的聚乙二醇作为亲水链段，利用琥珀酸酐作为连接剂，利用胆固醇作为疏水部分，经过胆固醇的单酯羧酸化，酰氯化和二次酯化，合成结构为胆固醇-聚乙二醇-胆固醇的聚乙二醇胆固醇双取代物。

[0016] 当胆固醇-聚乙二醇-胆固醇三嵌段化合物在水凝胶中的质量百分比为[0017] 10% wt -30% wt时形成凝胶，此双取代物根据聚乙二醇链段长度的不同，在浓度在10% wt -30% wt时，在常温下能够形成凝胶。同时在聚乙二醇链段为1.5-3 kDa时，聚合物含量为10% wt -20% wt的溶胶在35-70 ℃会发生溶胶-凝胶转变现象，因此可作为可注射凝胶使用。同时，该凝胶为生物可降解材料，同时能被循环系统外排，对人体无长期毒性，可作为理想的载药凝胶或者组织工程材料。

[0018] 本发明具有的有益效果为：

[0019] 1）本发明的制备过程简便，产物的纯化操作简单；

[0020] 2）本发明制备的凝胶为生物可降解材料，具有较好的生物相容性同时能被循环系统外排，对人体无长期毒性；

[0021] 3）本发明制备的凝胶性能可控性较好。

附图说明

[0022] 图1：实施例2、实施例3、实施例4制备的凝胶。

具体实施方式

[0023] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述。本具体实施方式并非对其保护范围的限制。

[0024] 实施例1

[0025] 用二氯亚砜将单丁二酸胆固醇酯的羧酸酰氯化后，再于二氧六环中与双羟基聚乙二醇2000于50 ℃下反应24 h，足够中和反应产生的酸的量的吡啶作为催化剂和缚酸剂，反应完全后得到的反应物于乙醚中沉淀、离心分离，真空干燥得到胆固醇-聚乙二醇-胆固醇。

[0026] 按照胆固醇-聚乙二醇-胆固醇的质量百分比为20%wt的比例于4℃下在蒸馏水中溶胀约8 h后可得水凝胶。

[0027] 实施例2

[0028] 用二氯亚砜将单丁二酸胆固醇酯的羧酸酰氯化后，再于二氧六环中与双氨基聚乙二醇聚乙二醇4000于50 ℃下反应24 h，足够中和反应产生的酸的量的三乙胺作为催化剂和缚酸剂，反应完全后得到的反应物于乙醚中沉淀、离心分离，真空干燥得到胆固醇-聚乙二醇-胆固醇。

[0029] 按照胆固醇-聚乙二醇-胆固醇的质量百分比为5% wt的比例于4℃下在蒸馏水中溶胀约8 h，得到的是有一定粘度的溶胶。

[0030] 实施例3　

[0031] 用二氯亚砜将单丁二酸胆固醇酯的羧酸酰氯化后，再于二氧六环中与双羟基聚乙二醇4000于50 ℃下反应24 h，加入足够中和反应产生的酸的量的碳酸钠或碳酸钾作为催化剂和缚酸剂，反应完全后得到的反应物于乙醚中沉淀、离心分离，真空干燥得到胆固醇-聚乙二醇-胆固醇。

[0032] 按照胆固醇-聚乙二醇-胆固醇的质量百分比为10% wt的比例于4℃下在蒸馏水中溶胀约8 h，得到的是粘度较大的溶胶溶液。

[0033] 实施例4

[0034] 用二氯亚砜将单丁二酸胆固醇酯的羧酸酰氯化后，再于二氧六环中与双氨基聚乙二醇4000于50 ℃下反应24 h，加入足够中和反应产生的酸的量的吡啶作为催化剂和缚酸剂，反应完全后得到的反应物于乙醚中沉淀、离心分离，真空干燥得到胆固醇-聚乙二醇-胆固醇。

[0035] 按照胆固醇-聚乙二醇-胆固醇的质量百分比为20% wt的比例于4℃下在蒸馏水中溶胀约8 h，得到的是硬度大而较脆的凝胶。

[0036] 实施例5

[0037] 用二氯亚砜将单丁二酸胆固醇酯的羧酸酰氯化后，再于二氧六环中与双羟基聚乙二醇2000于50 ℃下反应24 h，加入足够中和反应产生的酸的量的碳酸钠或碳酸钾作为催化剂和缚酸剂，反应完全后得到的反应物于乙醚中沉淀、离心分离，真空干燥得到胆固醇-聚乙二醇-胆固醇。

[0038] 按照胆固醇-聚乙二醇-胆固醇的质量百分比为15% wt的比例于4℃下于蒸馏水中溶胀约8 h后可得溶胶，溶胶在温度上升至50 ℃后发生相分离，形成不透明的物理凝胶。

[0039] 实施例6

[0040] 用二氯亚砜将单丁二酸胆固醇酯的羧酸酰氯化后，再于二氧六环中与双氨基聚乙二醇1700于50 ℃下反应24 h，加入足够中和反应产生的酸的量的碳酸钠或碳酸钾作为催化剂和缚酸剂，反应完全后得到的反应物于乙醚中沉淀、离心分离，真空干燥得到胆固醇-聚乙二醇-胆固醇。

[0041] 按照胆固醇-聚乙二醇-胆固醇的质量百分比为15% wt的比例于4℃下于蒸馏水中溶胀约8 h后可得溶胶，溶胶在温度上升至40℃后发生相分离，形成不透明的物理凝胶。

[0042] 实施例7

[0043] 用二氯亚砜将单丁二酸胆固醇酯的羧酸酰氯化后，再于二氧六环中与双羟基聚乙二醇10000于50 ℃下反应24 h，加入足够中和反应产生的酸的量的吡啶作为催化剂和缚酸剂，反应完全后得到的反应物于乙醚中沉淀、离心分离，真空干燥得到胆固醇-聚乙二醇-胆固醇。

[0044] 按照胆固醇-聚乙二醇-胆固醇的质量百分比为15% wt的比例于4℃下在蒸馏水中溶胀约8 h后可得水凝胶。

[0045] 实施例8　

[0046] 用二氯亚砜将单丁二酸胆固醇酯的羧酸酰氯化后，再于二氧六环中与双氨基聚乙二醇4000于50 ℃下反应24 h，加入足够中和反应产生的酸的量的吡啶作为催化剂和缚酸剂，反应完全后得到的反应物于乙醚中沉淀、离心分离，真空干燥得到胆固醇-聚乙二醇-胆固醇。

[0047] 按照胆固醇-聚乙二醇-胆固醇的质量百分比为30% wt的比例于4℃下在蒸馏水中溶胀约8 h，得到的是硬度大而较脆的凝胶。

[0048] 实施例9

[0049] 用二氯亚砜将单丁二酸胆固醇酯的羧酸酰氯化后，再于二氧六环中与双氨基聚乙二醇2000于50 ℃下反应24 h，加入足够中和反应产生的酸的量的吡啶作为催化剂和缚酸剂，反应完全后得到的反应物于乙醚中沉淀、离心分离，真空干燥得到胆固醇-聚乙二醇-胆固醇。

[0050] 按照胆固醇-聚乙二醇-胆固醇的质量百分比为50% wt的比例于4℃下在蒸馏水中溶胀约8 h，得到的是硬度大而较脆的凝胶。