[发明专利]一种甜菜碱修饰壳聚糖的多糖水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种甜菜碱修饰壳聚糖的多糖水凝胶及其制备方法。所述多糖水凝胶由第一组分和第二组分分别用溶剂溶解后混配形成；所述第一组分为壳聚糖或者壳聚糖衍生物经过甜菜碱迈克尔加成后的产物；所述第二组分为具有邻羟基结构的多糖经过氧化处理后的产物；第一组分用溶剂溶解后浓度为2wt％～6wt％；第二组分用溶剂溶解后的浓度为2wt％～15wt％；本发明甜菜碱修饰壳聚糖方法为迈克尔加成，该反应条件温和、操作简单，并且接枝率高；本发明制备的水凝胶具有可注射性、修复性、抗蛋白吸附以及生物降解等良好性能。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶，特别是涉及一种甜菜碱修饰壳聚糖的多糖水凝胶及其制备方法，属于天然生物高分子材料领域。

背景技术

水凝胶是一类含水的三维网络高分子材料，正因为其高含水率，具有一定的生物适用性，因此被广泛的应用在组织培养，药物释放等生物医药领域。然而，常规的化学单体双键交联成的水凝胶具有一定的潜在毒性，与此同时，生物材料的研究也逐渐拓宽了水凝胶的原料来源。

中国发明专利申请CN103910894A公开了通过丙烯酸和壳聚糖的迈克尔加成反应合成水溶的壳聚糖，再与氧化海藻酸钠以及己二酸二酰肼同时交联得到一类可注射的多糖愈合凝胶的方法，该方法尽管该法应用了迈克尔加成，但是其改性小分子是有毒性的，而且在交联时也加入了小分子交联剂，在注射过程中难免会扩散到组织中。

中国发明专利2013102311693公开了一种高强度的抗蛋白质吸附水凝胶及其制备方法和应用；该发明采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法，以磺酸甜菜碱及另一种聚合单体为原料，在纳米添加剂及交联剂作用下聚合得到三维网状结构的水凝胶。该水凝胶具有较强的抗压性、应变性及阻抗蛋白质吸附性能，可应用于生物医用材料如人造软骨、隐形眼镜及药物释放载体等。但是，该凝胶因为是双键聚合，制备过程中必不可免会使用引发剂、交联剂以及RAFT试剂等毒性小分子，再者，双键聚合的凝胶因为其高交联度，在体内稳定存在难以降解，在组织以及生物应用中有生理排斥等潜在危害。

发明内容

本发明的目的之一是提出一种可以改善壳聚糖水溶性的方法。利用迈克尔加成反应将甜菜碱修饰到壳聚糖上，这种改性手段克服了壳聚糖只溶于酸性溶液的缺点，可获得一种水溶性壳聚糖。

本发明的另一目的是得到一种多糖高分子水凝胶，该水凝胶具有可注射性、修复性、抗蛋白吸附以及可降解等良好性能。

壳聚糖是由几丁质脱乙酰化得来的一种多糖聚合物，年产量巨大。由于壳聚糖的分子链段结构，使得壳聚糖具有天然的抗菌性能。壳聚糖在体内也可以被酶水解成小分子从而代谢排出；另外，壳聚糖也具有多重的响应刺激性。因此，壳聚糖是具有低成本又兼有良好生物适应性的生物功能高分子材料。但是，因为壳聚糖自身分子间和分子内强烈的氢键作用，使得壳聚糖不溶于水以及大部分有机溶剂，溶解性差成了限制壳聚糖应用的主要因素。

甜菜碱是一类带有正负电荷的生物活性小分子。研究发现，带有正负电荷的两性离子聚合物材料，可以通过带电荷的端基官能团的离子溶剂化作用和氢键作用，在材料表面形成一个结合水的边界层。因此，可以实现该聚合物材料的自清洁、抗蛋白吸附功能。因为这种独特的性能，它们具有广大的应用前景，尤其在生物医药材料领域，比如用作高效的基因载体和抗菌自洁材料等。在作为水凝胶的体内植入时，因为这种抗蛋白吸附性能，可以有效防止组织蛋白的粘附，减少炎症等免疫症状，为临床手术提供极大便利。

迈克尔加成反应是由含有活泼H的化合物和α、β～不饱和化合物的加成反应。该反应条件温和，实施简单，接枝率高而且提纯高效。本发明将迈克尔加成用于壳聚糖的改性，可以实现甜菜碱对壳聚糖的修饰，从而可以将壳聚糖和甜菜碱两者的性质结合。

本发明是通过以下技术方案实现的：