[发明专利]一种化学交联型葡聚糖水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学交联型葡聚糖水凝胶及其制备方法，属于生物医用功能高分子材料技术领域。

背景技术

水凝胶是（Hydrogel）一种聚合物通过物理或化学交联形成的三维网络结构，在水溶液中能够溶胀并保持大量水分而又不能溶解，亲水的小分子可以在水凝胶中扩散。二十世纪六十年代，Wichterle和Lim首次合成了交联的HEMA水凝胶（Nature, 1960. 185: 117-118），它的亲水特性和潜在的生物相容性引起了生物材料科学家的较大兴趣。这种具有三维网络结构的水凝胶具有柔软的、橡胶状的性质，其物理化学性质类似于活体组织，具有良好的生物相容性，因此作为高吸水材料、外科软组织填充材料、软性角膜接触镜和皮肤移植材料、隔水混凝土填加剂、石油回收堵水剂等在卫生、生物医学、建筑、化工等诸多领域得到广泛的应用。

构成水凝胶的聚合物材料通常分为天然高分子和合成高分子，其中，天然高分子水凝胶由于具有良好的生物安全性成为生物医学领域备受关注的生物医用材料（Chemical Reviews, 2001. 101: 1869-1880. Advanced Materials, 2006. 18: 1345-1360. Polymer, 2008. 49: 1993-2007.）。天然多糖是一类广泛存在于自然界的植物、动物、海藻、微生物等有机体中的天然高分子材料，具有重要的生物学功能，是构成有机生命体的基本物质之一，作为生物材料具有安全、稳定、水溶性良好、生物可降解、来源广泛和价格低廉等特点。在众多天然多糖材料中，葡聚糖因具有良好的生物安全性和生物可降解性，作为一种临时性血浆替代品应用于临床，因此基于葡聚糖的水凝胶材料作为生物医用材料具有广泛的临床应用前景。

根据交联方式不同，可以将水凝胶分为物理交联型和化学交联型两种。物理交联法主要通过氢键、疏水力、静电作用力、库仑力等非共价键作用力形成凝胶，具有一定的可逆性，因此，稳定性差和强度低是其应用受到限制的主要原因；而化学交联法获得的水凝胶中，聚合物分子链间通过共价键形式交联形成三维网络结构，具有较好的形态和化学稳定性。因此，化学交联法是目前常用的水凝胶交联方式，然而，化学交联反应常涉及到对生物体具有毒副作用的交联剂、催化剂或难以除去的副产物而使其在生物医学领域中的应用有所限制。

发明内容

针对化学交联型水凝胶作为生物医用材料中存在的生物安全性问题，本发明提供一种化学交联型葡聚糖水凝胶及其制备方法。本发明提出以具有良好生物安全性的葡聚糖天然高分子为材料基础，通过部分醛基化后与多氨基交联剂进行化学交联制备化学交联型葡聚糖水凝胶，交联过程中副产物仅为水分子，解决了交联反应副产物的毒性问题。本发明的另一目的是提供上述化学交联型葡聚糖水凝胶的制备方法，该方法具有制备条件温和，操作简单，易于实施的特点，本发明通过以下技术方案实现。

一种化学交联型葡聚糖水凝胶，其结构式可表示如下：

。

一种上述的化学交联型葡聚糖水凝胶的制备方法，其具体操作步骤如下：

（1）醛基化葡聚糖的制备

将葡聚糖在室温下按照固液比为12.5：100g/ml溶解在水中，然后置于冰水浴中按照糖单元/IO₄^-摩尔比为2:1~1:1加入高碘酸钠获得混合液，将混合液在室温、避光条件下搅拌反应2~6h，将搅拌后的溶液用再生纤维素透析袋在去离子水中透析2~3天，透析过程中每3~5h换一次去离子水，透析完成后冷冻干燥得到醛基化程度为40~60%的部分醛基化葡聚糖固体（每100个糖单元中有40~60个被氧化为醛基，具体醛基化程度通过盐酸羟胺滴定法进行测定）；

（2）醛基化葡聚糖的交联

将步骤（1）得到的部分醛基化葡聚糖固体溶于去离子水中得到浓度为100~200mg/mL的醛基化葡聚糖水溶液，在室温下，向醛基化葡聚糖水溶液中加入多氨基交联剂混合均匀后制备得到葡聚糖水凝胶。

所述步骤（1）中的葡聚糖为分子量10000g/mol~100000g/mol的葡聚糖中的任一种。

所述步骤（2）中多氨基交联剂为分子结构中带有两个或两个以上氨基的化合物。

所述多氨基交联剂为乙二胺或分子量为600g/mol~1800g/mol的树枝状聚乙烯亚胺中的任一种。

所述多氨基交联剂加入量为按照部分醛基化葡聚糖中醛基与多氨基交联剂中氨基的摩尔比为1:1~2:1加入。