[发明专利]高强度温度敏感水凝胶及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度温度敏感水凝胶及制备方法和应用，具体为一种N-异丙基丙烯酰胺-2-乙烯基-4，-二氨基-1，3，5-三嗪共聚物(PNIPAAm-co-PVDT)水凝胶的制备方法和应用，具有表面介导基因转染和脱附细胞功能的高强度温度敏感水凝胶。

背景技术

水凝胶是以水为分散介质，亲水性而又不溶于水的且能够吸收大量水分(通常含水量大于总质量的50％)具有交联结构的高分子聚合物材料。因为聚合物链间的物理交联和化学交联作用而不会溶解于水中，只能溶胀且保持一定的形状，同时，还具有良好的水渗透性，生物相容性，作为人体植入物可以减少不良反应。因而水凝胶作为优良的生物医用材料得到广泛应用。但是，其高含水量导致水凝胶较差的机械性能限制了其作为生物材料尤其是力学器件的应用。文献报道典型水凝胶的断裂能在10^-1-100J/m²。人体中的一些软组织(如肌腱、韧带、半月板软骨等)也是由凝胶物质构成的，此类组织具有柔软、坚韧、抗冲击等优良特点。如果能制备出与人体软组织力学性能接近且具有良好生物相容性和转基因功效的软组织类似物，将是一种更好的选择。

为了解决水凝胶较差的力学性能这一问题，近期科学家们研制了以下几种高强度水凝胶：双网络(DN)水凝胶，插层无机纳米复合水凝胶(NC)和高分子微球复合水凝胶(MMC)。但是这些高强度水凝胶不兼具高的抗拉伸和抗压缩功能(Yoshimi Tanaka，Jain Ping Gong，Yoshihito Osada.Novel hydrogels with excellent mechanical performance.Prog.Polym.Sci.2005；30：1-9.)。同时，这些高强度水凝胶缺乏对DNA的吸附能力和对细胞的贴附及脱贴附能力。

聚2-乙烯基-4，6-二氨基1，3，5-三嗪(PVDT)可在水中有效识别核酸碱基及其衍生物：VDT单体可与尿嘧啶和胸腺嘧啶形成三氢键作用，与腺嘌呤形成二氢键，与鸟嘌呤形成单氢键作用(Hiroyuki Asanuma，Takeshi Ban，Sumie Gotoh，Takayuki Hishiya，MakotoKomiyama.Hydrogen bonding in water by poly(vinyldiaminotriazine)for the molecularrecognition of nucleic acid bases and their derivatives.Macromolecules 1998；31：371-377.)。用VDT制备的聚合物可以增大水中的非极性微环境，有利于氢键的形成。DNA碱基中富含氢键供体和受体，可有效的通过氢键作用识别并作用于目标分子。已有文献报道PVDT能够与质粒DNA形成复合物有效的转染细胞(Zhiqiang Cao，Wenguang Liu，Dongchun Liang，Gang Guo，Jingyu Zhang.Design of poly(vinyldiaminotriazine)-based nonviral vectors viaspecific hydrogen bonding with nucleic acid base pairs.Adv.Funct.Mater.2007；17：246-252.)区别于传统的转染方法(DNA被压缩成纳米粒子后加入到培基中与细胞接触)，反相转染(reverse transfection)方法能够固定DNA于固体材料的表层，这样将增大细胞与DNA接触的机会，提高转染效率。并且不依赖于转染试剂，可以降低转染试剂所带来的毒性。PVDT光引发聚合后的水凝胶，表面氢键作用可有效的吸附DNA，本体的强氢键作用使得水凝胶的拉伸和压缩性能得到显著的改善。