[发明专利]聚氨基酸接枝共聚物及其制备方法、可注射性水凝胶

说明书

技术领域

本发明属于生物技术、生物医用材料及组织工程技术领域，尤其涉及聚氨基酸接枝共聚物及其制备方法、可注射性水凝胶。

背景技术

水凝胶是一类能够快速吸收并保持大量水分的具有交联网络结构的聚合物，在聚合物网络结构中含有亲水基团或亲水的链段，它们在水环境中能够与水结合，这种水凝胶结构使得亲水的小分子能够在其中进行扩散。

可注射性水凝胶是近年来出现的新型水凝胶体系，它具有独特的溶液-凝胶转变特性，在成凝胶之前为低粘度的水溶液，便于注射，而当溶液注射到生物体内后，能够原位快速形成水凝胶。

可注射性水凝胶便于包载药物、细胞和生物活性分子，而且能适用于修复形状复杂的伤口，以及实现微创治疗，因此，其在局部药物释放与原位组织缺损修复方面具有广泛的应用前景。

现有技术公开了多种可注射性水凝胶，如聚乙二醇和聚（L-乳酸）的嵌段共聚物水凝胶，在温度变化时可以实现溶胶和凝胶的可逆变化；聚氧化乙烯-聚氧化丙烯聚合物和聚丙氨酸形成的嵌段共聚物在一定浓度下，也可以形成可注射性水凝胶。但是，现有技术制备的可注射性水凝胶的稳定性差，机械强度低等缺陷限制了其在生物医用领域的应用。

基于酶催化交联的可注射性水凝胶由于其形成条件温和、反应速率容易控制、机械强度相对较高以及具有良好的生物相容性等优点，受到越来越多的关注。通常，在辣根过氧化物酶（HRP）和过氧化氢（H₂O₂）的催化作用下，含有苯酚或者苯胺衍生物的聚合物能够形成C-C和C-O键的交联点，进而原位形成水凝胶。

目前，基于酶催化交联的水凝胶主要集中在天然的多糖和蛋白质上，如葡萄糖、透明质酸、壳聚糖、藻酸盐、纤维素及明胶等。但天然聚合物成分单一，性能难以调控。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供聚氨基酸接枝共聚物及其制备方法、可注射性水凝胶，该聚氨基酸接枝共聚物接枝率可控。

本发明提供了一种聚氨基酸接枝共聚物，如式（I）所示：

所述-R₁具有式（II）结构：

所述-R₂具有式（III）结构：

其中，x，y、z与m为聚合度，3≤x≤400；3≤y≤400；0≤z≤900；30≤x+y+z≤1000。

优选的，所述m的范围为10≤m≤300。

本发明还提供了一种聚氨基酸接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：

将酪胺、具有式（IV）结构的聚乙二醇单甲醚、具有式（V）结构的聚（L-谷氨酸）与有机溶剂混合，在偶联剂的作用下，发生缩合反应，得到式（I）所示的聚氨基酸接枝共聚物；所述-R₁具有式（II）结构；所述-R₂具有式（III）结构；

其中，x，y、z、m与n为聚合度，3≤x≤400；3≤y≤400；0≤z≤900；30≤x+y+z≤1000；n=x+y+z。

优选的，所述酪胺与具有式（V）结构的聚（L-谷氨酸）的羧基的摩尔比为（0.1～0.4）：1。

优选的，所述具有式（IV）结构的聚乙二醇单甲醚与具有式（V）结构的聚（L-谷氨酸）的羧基的摩尔比为（0.1～0.4）：1。

优选的，所述偶联剂为1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N,N′-二环己基碳二亚胺与N-羟基琥珀酰亚胺中的一种或几种。

本发明还提供了一种可注射性水凝胶，包括式（I）所示的聚氨基酸接枝共聚物、水性溶剂、辣根过氧化物酶与过氧化氢；

所述-R₁具有式（II）结构：

所述-R₂具有式（III）结构：

其中，x，y、z与m为聚合度，3≤x≤400；3≤y≤400；0≤z≤900；30≤x+y+z≤1000。

优选的，所述式（I）所示的聚氨基酸接枝共聚物与水性溶剂混合为含聚氨基酸接枝共聚物2～30wt%的第一混合溶液。

优选的，所述辣根过氧化物酶与水性溶剂混合为0.01mg/mL～2.0mg/mL的第二混合溶液。