[发明专利]制备正交调控机械性能和药物释放性能双网络水凝胶方法

说明书

本发明公开了一种光交联制备具有正交调控机械性能和药物释放性能的双网络水凝胶方法，包括：(1)以聚丙烯酸和单氨基β环糊精为反应物，制备得到接枝β环糊精的聚丙烯酸粉末；(2)将接枝β环糊精的聚丙烯酸粉末溶解于磷酸缓冲液中，并加入丙烯酰胺、N’N‑亚甲基双丙烯酰胺和光引发剂，搅拌混合均匀后，在紫外光下交联。该方法工艺简单，制备周期短，尺寸可控，重复性强，稳定性好。所制备的双网络水凝胶的机械性能与对多肽等药物的释放性能正交调控，互不干扰。其中一重网络通过调节聚合物网络来控制机械强度，一重网络通过调节与药物分子的亲和力来调控缓释。该双网络水凝胶在生物医药、组织工程等方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于组织工程生物材料制备技术领域，具体涉及制备正交调控机械性能和药物释放性能双网络水凝胶方法。

背景技术

双网络水凝胶是近十年来新兴的研究方向，其具有可设计的结构,坚韧、抗冲击、低摩擦等优异的机械性能在组织工程、生物医药等领域有着广泛的潜在应用。对于共价的双网络水凝胶，设计原则如下：(1)硬而脆的聚电解质作为第一网络，柔而韧的中性聚合物作为第二网络；(2)第二网络的摩尔浓度是第一网络的20-30倍；(3)第一网络紧密的交联而第二网络松散的交联从而实现非对称的水凝胶结构。

制备双网络水凝胶最常用的方法有，两步聚合法(经典方法)、分子支撑法和一步法。在两步聚合法中，首先是将合成由聚电解质组成的第一网络，将第一网络的水凝胶浸泡到第二网络水凝胶的单体中溶胀，中性的第二网络水凝胶的单体、引发剂或交联剂将嵌入到第一网络中，然后进行光聚合，形成双网络水凝胶。这种方法的第一网络需要由具有溶胀性能的聚电解质构成，限定了原料的选择，而且溶胀过程时间偏长，一般需要1～3天。

分子支撑法首先合成了中性的聚合物作为第一网络凝胶，然后将第一网络凝胶浸入到强的聚电解质单体溶液中聚合，聚电解质作为分子支架赋予第一网络凝胶溶胀的性能，将第一网络凝胶浸入到第二网络的单体中吸附溶胀聚合，得到分子支撑的双网络水凝胶。与两步聚合法类似，该方法实验过程复杂，合成时间长。

一步法的第一网络由琼脂糖、海藻酸钠等物理凝胶构成，以琼脂糖/聚丙烯酰胺双网络水凝胶为例，首先将琼脂糖与丙烯酰胺的单体以及光引发剂混合，将混合溶液在N₂保护下加热到90℃使琼脂糖溶解，然后混合溶液冷却后首先形成由琼脂糖构成的第一网络，然后在紫外光照下引发聚合，形成由聚丙烯酰胺构成的第二网络，该方法相对简单，能较方便快速的制备双网络水凝胶，但制备的凝胶机械强度不高。

中国专利申请(201610994581.4)公开了一种基于PEG和多糖的双网络水凝胶及其制备方法，该水凝胶为双网络结构，其中第一网络为两种聚乙二醇衍生物，第二网络多糖或其衍生物相互作用形成。该水凝胶具有自恢复能力、生物相容性良好，但并不具备正交调控机械性能和药物释放性能。

发明内容

为了克服现有的技术中双网络水凝胶不具备正交调控机械性能和药物释放性能的不足,本发明提供制备正交调控机械性能和药物释放性能双网络水凝胶方法，该方法采用光交联制备得到，工艺简单，制备的双网络水凝胶机械性能和药物释放性能独立调控，极大的扩宽了双网络水凝胶的应用范围。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

制备正交调控机械性能和药物释放性能双网络水凝胶方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)以聚丙烯酸和单氨基β环糊精为反应物，制备得到接枝β环糊精的聚丙烯酸粉末；聚丙烯酸是水溶性的高分子，其上的羧基可以与氨基β环糊精上的氨基反应形成酰胺键，将聚丙烯酸和氨基β环糊精连接到一起；