[发明专利]透明质酸修饰的聚(N‑异丙基丙烯酰胺‑丙烯酸)水凝胶及应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物高分子材料领域，具体涉及一种pH和温度敏感型水凝胶、其制备方法以及在药物控制释放中的应用。

背景技术

具有独特结构和智能特性的刺激响应性材料，由于可以响应周围环境的变化，吸引了研究者的广泛关注。这些刺激包括温度、pH、光、磁场、电场等。水凝胶是三维亲水网络结构，在水中溶胀但不溶解，作为长期有效的药物传递工具被广泛研究，并且水凝胶中引入刺激响应特性后吸引了研究者越来越多的关注。

在众多外界环境刺激中，pH和温度敏感型水凝胶由于在体外和体内环境中表现出可控潜力，因此在生物医学领域得到最广泛的研究。而且体内的不同组织有不同的pH值，提高了可控局部药物传递的可能性。例如与正常的健康组织相比，肿瘤组织部位往往有较低的pH值。构建pH和温度敏感型水凝胶应用于药物控制释放体系将对人体局部病变组织的治疗有重要意义。

詹秀环等将N,N′-亚甲基双丙烯酞胺(MBA)作为交联剂首先制备了聚丙烯酸水凝胶，随后在聚丙烯酸水凝胶中聚合N-异丙基丙烯酰胺，采用两步法合成了聚丙烯酸/聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶，研究了其pH和温度响应性能(詹秀环，田博士，姚新建“聚丙烯酸/聚(N-异丙基丙烯酰胺)互穿网络水凝胶的制备及其性能”。精细石油化工，2010，27(5)：73-75)。

汪玉辛等采用原位聚合方法制备了聚N-异丙基丙烯酰胺/聚甲基丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶，研究了水凝胶的力学性能、溶胀性能和pH敏感性能，但并未涉及到水凝胶的细胞相容性方面研究。(汪玉辛，姜茜茜，陈婉，王平华“N－异丙基丙烯酰胺/甲基丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶研究”。弹性体，2016，26(2)：40-44)。

在构建pH和温度敏感性智能水凝胶的同时，进一步提高水凝胶的细胞相容性，在药物控制释放中具有广泛的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种pH和温度敏感型智能水凝胶，这种水凝胶经过类细胞外基质的多糖修饰，可以提高水凝胶的细胞相容性。

本发明实现以上发明目的，所采用的技术方案是：

一种透明质酸修饰的聚(N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸)水凝胶的制备方法，采用以下方法制备：

A、N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸溶于有机溶剂中，以偶氮二异丁腈(AIBN)作为引发剂，逆加成-断裂链转移(RAFT)试剂为链转移剂，反应得到反应液，经透析、冷冻干燥后得到聚(N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸)水凝胶；

B、将透明质酸(HA)溶于水中，加入己二酸二酰肼(ADH)与透明质酸(HA)反应，使透明质酸(HA)带上肼基基团，随后将反应溶液透析、冷冻干燥后得到带有肼基基团的透明质酸；

C、将聚(N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸)水凝胶浸泡在水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基丁二酰亚胺(NHS)反应，最后加入带有肼基基团的透明质酸进行共价固定反应，得到透明质酸修饰的聚(N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸)水凝胶。

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法将N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸聚合为水凝胶，制备条件温和，得到高产率的产物，副产物较少。

本发明将透明质酸(HA)共价接枝在水凝胶中，所述透明质酸(HA)为D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的双糖单位玻尿酸，其作用是将天然细胞外基质中的多糖成分透明质酸引入智能型水凝胶中，在保持pH和温度敏感性的同时，并可进一步提高水凝胶的细胞相容性。

所述的步骤A中，N-异丙基丙烯酰胺与丙烯酸摩尔比为85～95：5～15。

所述的步骤A中，RAFT试剂优选为末端带羧基的RAFT试剂。具体选用2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸等。

所述的步骤A中，有机溶剂优选选自甲醇或二甲基甲酰胺；反应温度55-65℃；反应时间24-48h。

所述的步骤B和C中，其机理为EDC通过与羧基反应形成O-酰基异硫脲中间体，然而，该中间体在水溶液中很不稳定，并易于水解。O-酰基异硫脲中间体在NHS存在的情况下，可以转变为氨基反应活性的NHS-活性酯，这种NHS-活性酯中间体非常稳定，可以允许将缩合反应分解成两步进行。NHS-活性酯进而与HA的肼基基团反应形成酰胺键，进而将HA共价固定在水凝胶中。

优选地，所述的步骤B和C中，加入EDC和NHS的摩尔比为1:0.9～1.1；反应时间为0.5-2h；温度为室温。