基于改性pamam樹枝體的雙交聯(lián)原位凝膠及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于改性PAMAM樹枝體的雙交聯(lián)原位凝膠及制備方法。所述的凝膠由下列組分及其百分含量組成：葡聚糖醛：2-10%；巰基化聚酰胺-胺：5-15%，其余組分為水。其制備過程包括：巰基改性PAMAM樹枝體的制備；配制巰基改性PAMAM樹枝體溶液；配制葡聚糖醛溶液；將巰基改性PAMAM樹枝體溶液和葡聚糖醛溶液混合制備雙交聯(lián)原位凝膠。本發(fā)明提出的凝膠中的樹枝體具有活性交聯(lián)基團(tuán)高度集約化、表面官能團(tuán)密度可控的特點(diǎn)；并通過強(qiáng)、弱兩種化學(xué)鍵原位交聯(lián)構(gòu)建凝膠，使該凝膠顯示出較高的儲能模量和強(qiáng)度。且制備方法不需要任何小分子添加劑和光照操作，簡便易行，生物相容性好，可用于生物粘合、組織工程等領(lǐng)域。
【專利說明】基于改性PAMAM樹枝體的雙交聯(lián)原位凝膠及制備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于改性PAMAM樹枝體的雙交聯(lián)原位凝膠及制備方法，屬于生物 醫(yī)用組織工程材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 原位水凝膠尤其是多糖等天然材料基原位凝膠儲能模量低、力學(xué)性能差的缺陷嚴(yán) 重限制了其廣泛應(yīng)用，將樹枝體作為組分原料引入到天然材料原位凝膠中有望增強(qiáng)其力學(xué) 強(qiáng)度。樹枝狀大分子常由一個分子引出一系列支化分子鏈，具有規(guī)律性的超支化結(jié)構(gòu)，聚酰 胺-胺（PAMAM)是最常見的樹枝狀體材料，分子中含有大量的酰胺鍵，目前已商品化。PAMAM 結(jié)構(gòu)高度對稱，具有表面氨基高度集約化的特點(diǎn)，在交聯(lián)成凝膠時會產(chǎn)生"多價鍵"效應(yīng)顯 著增加交聯(lián)密度，且最終網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中交聯(lián)點(diǎn)分布與傳統(tǒng)凝膠相比具有更高的均勻性，因此 形成的凝膠具有優(yōu)良并且可調(diào)控的力學(xué)性能。此外，PAMAM樹枝體內(nèi)部的空腔使其易于包載 藥物，在藥物載體等生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。Navath等將二硫鍵引入到PAMAM表面， 與末端為巰基的多臂聚乙二醇（8-arm-PEG-SH)交聯(lián)制備凝膠（Navath RS, Menjoge AR, Dai H, Romero R, Kannan S, Kannan RM. Molecular Pharmaceutics, 2011， 8:1209 -1223)，該凝膠主要用作羥氨芐青霉素的緩釋研究，二硫鍵改善了凝膠的降解性能。然而盡 管引入了 PAMAM，但二硫鍵本身是一種弱化學(xué)鍵，所得到的單交聯(lián)凝膠網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度仍然較低。 Oliva課題組用羥基改性五代PAMAM并與葡聚糖醛作用得到原位凝膠。羥基改性提高了體 系生物相容性，但同時也降低了樹枝體表面氨基的密度，且羥基本身不能參與凝膠形成，造 成凝膠儲能模量并未出現(xiàn)顯著的改善和提高（Oliva N, Shitreet S, Abraham E, Stanley B, Edelman ER, Artzi N. Langmuir, 2012, 28:15402 - 15409)。Jia 等以四代 PAMAM 為 基體在其表面引入雙鍵，與末端為雙鍵的乙二醇與乳酸的共聚物通過紫外光照射交聯(lián)制備 原位凝膠（Wang Y, Zhao Q, Zhang H, Yang S, Jia XR. Advanced Materials, 2014,4: 4163-4167)，該凝膠的力學(xué)儲能模量最高接近10kPa。然而該體系主要是針對合成聚合物的 交聯(lián)，并涉及到有害射線和小分子光引發(fā)劑，在生物組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用具有一定局限性。
[0003] 通過氨基酸對不同代數(shù)PAMAM進(jìn)行表面巰基化改性，制備過程簡單。巰基的引入 能夠適當(dāng)降低PAMAM表面氨基濃度，提高生物相容性。調(diào)節(jié)巰基含量可以獲得適宜的表面 氨基密度，達(dá)到有效利用"多價鍵"效應(yīng)增強(qiáng)凝膠的目的。并且通過改性引入的巰基在PAMAM 表面氨基和葡聚糖醛的醛基通過Schiff堿作用形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中能夠繼續(xù)形成二硫鍵， 從而得到雙重交聯(lián)作用的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有助于進(jìn)一步提高凝膠的儲能模量，改善凝膠的 力學(xué)性能。在雙交聯(lián)凝膠制備過程中不需使用有害射線及添加任何毒性小分子。這方面的 原位凝膠及制備方法尚未見報道，其在生物粘合、組織工程等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提出一種基于改性PAMAM樹枝體的雙交聯(lián)原位凝膠及制備方法。 所述的雙交聯(lián)原位凝膠具有儲能模量顯著提高的特點(diǎn)；不需要任何小分子添加劑及光照操 作，具有生物相容性好的特點(diǎn)。其制備方法及過程簡單。
[0005] 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的，一種基于改性PAMAM樹枝體的雙交聯(lián)原 位凝膠，其特征在于：該凝膠由下列組分及其質(zhì)量百分含量構(gòu)成：葡聚糖醛：2-10% ;巰基 化聚酰胺-胺：5_15%，其余組分為水；該原位凝膠的儲能模量達(dá)20kPa。其中，巰基改性聚 酰胺-胺樹枝體是以3-5代的聚酰胺-胺（PAMAM)為基體，通過該基體上的氨基和半胱氨 酸的羧基反應(yīng)形成酰胺鍵而引入巰基構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)式如式1所示，分子量為7000-21000， 其核磁氫譜為：δ =1. 18-1. 22ppm 為-CH2NH2 中-ΝΗ2 ; δ =2. 9-3. lppm 為-CH2NH-中 的-CH2- ; δ =2. 1-2. 2ppm 為-CH2C〇-中的-CH2- ; δ =7. 5-8. 5ppm 為-C0NH-中的-NH-; δ =1. 75-1. 85ppm 為-CH2SH-中的-SH-; 式1

【權(quán)利要求】
1. 一種基于改性聚酰胺-胺樹枝體的雙交聯(lián)原位凝膠，其特征在于：該凝膠由下列 組分及其質(zhì)量百分含量構(gòu)成：葡聚糖醛：2-10% ;巰基化聚酰胺-胺：5-15%，其余組分為 水；該原位凝膠的儲能模量達(dá)20kPa，其中，巰基改性聚酰胺-胺樹枝體是以3-5代的聚酰 胺-胺為基體，通過該基體上的氨基和半胱氨酸的羧基反應(yīng)形成酰胺鍵而引入巰基構(gòu)成， 其結(jié)構(gòu)式如式1所示，分子量為7000-21000,其核磁氫譜為 ：δ =1. 18-1. 22ppm為-CH2NH2 中-NH2 ; δ =2. 9-3. Ippm 為-CH2NH-中的-CH2- ; δ =2. 1-2. 2ppm 為-CH2CO-中的-CH2-; δ =7. 5-8. 5ppm 為-CONH-中的-NH- ; δ =1. 75-1. 85ppm 為-CH2SH-中的-SH-;
式1 式1中：η為3、4、5 ;x為(Γ128中的整數(shù)。
2. -種按權(quán)利要求1所述的基于改性聚酰胺-胺樹枝體的雙交聯(lián)原位凝膠的制備方 法，其特征在于包括以下步驟 ： 1) 巰基化聚酰胺-胺溶液的配制： (1) 室溫下將苯并三氮唑-A A艫,艫-四甲基脲六氟磷酸鹽和1-羥基苯并三唑溶 解于％ 二甲基甲酰胺中，配制成苯并三氮唑%艫,艫-四甲基脲六氟磷酸鹽濃度為 30-150mg/ml和1-羥基苯并三唑濃度為10-50mg/ml的溶液，攪拌至形成澄清溶液； (2) 室溫下將樹枝狀聚酰胺-胺溶解于％ 二甲基甲酰胺中，配制成濃度為50-75mg/ ml的溶液，攪拌至形成澄清溶液； (3) 將步驟（1)制得的溶液與步驟（2)制得的溶液按照溶液體積比1: (1-5)混合，攪拌 至形成混合澄清溶液； (4) 將乙酰半胱氨酸常溫干燥后溶解于％ 二甲基甲酰胺中，配制形成濃度為 50-75mg/ml的溶液，攪拌至形成澄清溶液； (5) 將步驟（3)制得的混合溶液與步驟（4)制得的溶液按照溶液體積比（5-15):1 混合，并向混合液中滴加入A 二異丙基乙胺使其濃度達(dá)10 - 4 0 μ I /m 1，避光持續(xù)攪拌 24h-48h，反應(yīng)液分別在飽和碳酸氫鈉和去離子水中透析24h-48h，再經(jīng)凍干后得到巰基取 代度為15-70%的半胱氨酸改性聚酰胺-胺； (6) 將步驟（5)制得的巰基改性的聚酰胺-胺溶于pH值為7. 2-7. 4的磷酸鹽緩沖液 中，得到濃度為100-500mg/ml的巰基改性的聚酰胺-胺溶液； 2) 葡聚糖醛溶液的制備： 采用葡聚糖氧化度為20-60%的葡聚糖醛溶解于pH=7. 2-7. 4的磷酸鹽緩沖液中，得到 濃度為l〇〇-3〇〇mg/ml的葡聚糖醛溶液； 3) 樹枝狀聚酰胺-胺原位凝膠的制備： 在25-37°C下，將步驟1)制得的巰基改性的聚酰胺-胺溶液和步驟2)配制的葡聚糖醛 溶液按照溶液體積比（1-5) :1的比例攪拌均勻混合，在30-600S內(nèi)形成樹枝狀聚酰胺-胺 雙交聯(lián)原位水凝膠。
【文檔編號】C08J3/24GK104231286SQ201410369975
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】趙瑾, 宋利鋒, 袁曉燕 申請人:天津大學(xué)