[发明专利]可光聚合壳聚糖衍生物、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物高分子材料，尤其涉及一种可光聚合壳聚糖衍生物；本发明还涉及该衍生物的制备方法及其在水凝胶制备方面的应用。

背景技术

甲壳素广泛存在于昆虫、海洋无脊椎动物的外壳及真菌细胞中，是自然界中储量仅次于纤维素的第二大天然生物高分子，壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基衍生物，是自然界中存在的唯一带阳离子的天然活性多糖，具有良好的生物相容性、生物降解性，无毒抗菌及无免疫原性等优点，在化妆品、组织印染、农业、食品行业、组织工程、烧伤敷料、药物载体等方面有广泛应用。

壳聚糖分子结构中存在羟基、氨基，能形成分子内及分子间氢键，使壳聚糖不溶于中性、碱性及一般的有机溶剂，仅溶于乙酸、盐酸等某些稀酸溶液，这就极大地限制了壳聚糖的应用范围。但是由于壳聚糖具有羟基、氨基等活性基团，因此能在较温和的条件下发生化学反应，引入新的活性基团，改善其物理化学性质，制备出具有新特性的衍生物，拓展其应用范围。

壳聚糖的化学改性主要集中于改善其溶解性，制备水溶性壳聚糖衍生物或有机溶解性壳聚糖衍生物，而具有感光活性的壳聚糖衍生物制备的报道比较少。Ishihara等(Biomaterials，2003，24(20)：3437-3444)研究了叠氮苯甲酸的羧基与壳聚糖的氨基反应制备感光壳聚糖，Tsai等(Journal of Applied Polymer Science，2006，100(3)：1794-1801)报道了丙烯酰氯与邻苯二甲酰壳聚糖反应制备含不饱和双键的壳聚糖衍生物。

近年来，壳聚糖及其衍生物用作水凝胶的研究日益引起人们的重视。由壳聚糖及其衍生物制备的水凝胶具有良好的吸湿保湿性、生物相容性，既保留了壳聚糖本身的有益性质，又兼具水凝胶材料的特征，可用作组织支架材料、伤口敷料等。目前壳聚糖水凝胶的制备方法有物理交联法、化学交联法。物理交联通过分子间的链缠结和离子键、氢键等作用力交联。Awad H A等(Biomaterials，2004，25(16)：3211-3222)报道了海藻酸钠通过Ca²⁺交联形成水凝胶。化学交联法通过共价交联形成水凝胶。Kuijperx A J等(Journal of Controlled Release，2000，67(3)：323-336)研究了水溶性碳化二亚胺与明胶交联形成水凝胶。但上述制备水凝胶的方法存在以下缺点：1、反应条件难以控制。2、制备过程中引入有毒物质，后处理复杂，增加成本。3、凝胶时间较长，降解缓慢。

本发明采用的光交联法可以快速有效地交联聚合物分子，可通过调节双键含量、引发剂浓度等因素改变水凝胶性能，可操作性强。光交联壳聚糖水凝胶不引入毒性大的化学交联剂，毒性极低，具有良好的生物相容性，并且水凝胶响应迅速，可作为创面修复材料、细胞支架材料广泛应用于组织工程领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可光聚合壳聚糖衍生物，该衍生物保留了壳聚糖原有的生物活性及生物相容性，又引入可光聚合基团，可望应用于组织工程、光固化伤口敷料等领域。

本发明的可光聚合壳聚糖衍生物，具有如下通式(I)或(II)所示结构：

其中，n＝0.7-0.9，m＝1-n，0＜x＜n；通式(I)中R＝H或CH₃。

本发明的另一个目的在于提供上述可光聚合壳聚糖衍生物的制备方法，包括以下步骤：

将甲基丙烯酰胺类羧酸或丙烯酰胺类羧酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的活化混合溶液逐滴加入壳聚糖的乙酸溶液中，室温反应6-12h后，用1mol/L的NaOH溶液调pH值到8，去离子水透析，冷冻干燥得到可光聚合壳聚糖衍生物。

具体地，包括以下步骤：

(1)将壳聚糖加入2wt％的乙酸溶液中，室温下搅拌均匀，配制成壳聚糖的乙酸溶液；

(2)将甲基丙烯酰胺类羧酸或丙烯酰胺类羧酸、与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)加入到去离子水中溶解，磁力搅拌活化羧基；

(3)将步骤(2)得到的活化混合溶液逐滴加到步骤(1)的壳聚糖溶液中，室温反应6-12h；

(4)用NaOH溶液调节步骤(3)所得溶液的pH值到8，去离子水透析，冷冻干燥得到可光聚合壳聚糖衍生物。