[发明专利]一种PNAGA增强醛肼交联型可注射水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种PNAGA增强醛肼交联型可注射水凝胶及其制备方法，属于生物医用材料技术领域。该方法具体为：首先将甘氨酰胺盐酸盐与丙烯酰氯反应得到N‑丙烯酰基甘氨酰胺，记为NAGA；再通过引发剂引发自由基聚合得到聚合物PNAGA，提纯干燥；然后配制聚合物PNAGA水溶液；再将醛化多糖与肼化物分别溶解在聚合物PNAGA水溶液中，最后将两种复合水溶液通过双针筒注射器注射后原位形成水凝胶。经PNAGA补强后的水凝胶强度提升显著，该类水凝胶可作为组织工程支架材料或水溶性药物的载体材料，有望应用于生物医用领域。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，特别涉及一种PNAGA增强醛肼交联型可注射水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶在外用医疗材料、组织工程支架、生物传感、药物传输与载体等领域具有广泛的应用。聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)由于聚合物链上存在亲水和疏水基团，对温度有很好地敏感响应性，其临界相转变温度(LCST)在32℃左右与人体体温相近，在生物智能材料领域具有广泛的应用前景。醛肼交联注射型PNIPAM水凝胶通过醛基和肼基在室温下快速发生交联反应制得，但由于反应时间短，形成的腙键共价键网络存在缺陷，导致水凝胶的力学性能较差。在水凝胶中引入淀粉纳米粒子，制备的纳米复合PNIPAM水凝胶(石淑先,李珊珊,夏宇正,et al.一种纳米淀粉粒子补强的醛肼交联型可注射PNIPAM水凝胶的制备方法:中国,20161115097.9[P].2017-06-13.)的凝胶强度虽可提高，但淀粉纳米粒子在微生物的作用下易腐败变质，限制了其潜在应用。

氢键是一种非常重要的分子间作用力，在许多生物和化学体系中有着不可替代的作用。利用聚合物之间的协同氢键作用可获得高强度的水凝胶(Gong J P,Katsuyama Y,Kurokawa T,et al.Double ㎞ etwork Hydrogels with Extremely High MechanicalStrength[J].Advanced Materials,2003,15(14):1155-1158.Mati I K,Cockroft SL.Molecular balances for quantifying non-covalent interactions[J].ChemicalSociety Reviews,2010,39(11):4195.)，凝胶中均匀分布的柔性物理交联位点及它们之间的长聚合物链使凝胶能有效地分散施加的载荷。

氢键作用增强方式不仅简单高效，而且无需添加额外的交联剂，生物毒性低，特别适用于生物材料的制备。N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)在没有任何化学交联剂的情况下，其水溶液经光引发聚合可以形成超分子聚(N-丙烯酰基甘氨酰胺)(PNAGA)水凝胶，表现出了优异的机械性能，这是由其内部双酰胺氢键合微区域增强所致，使其水凝胶在水中具有高稳定性。但是NAGA溶液聚合制备PNAGA一般使用过硫酸盐等热引发剂引发聚合，存在反应时间长、用量大等缺点。PNAGA与醛肼交联的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)化学结构相似，而且还具有良好的生物相容性，将其引入PNIPAM水凝胶体系，通过醛肼化学交联和多重氢键交联，增加交联点的数量，从而提高凝胶强度。但是PNAGA水溶液由于氢键作用在常温下表现为凝胶状态，无法和醛肼交联型PNIPAM实现室温注射成型；只有升高温度至90℃以上，才可使PNAGA水凝胶中的氢键破坏使其形成水溶液，但是温敏型的PNIPAM分子链(LCST＝32℃)在此高温下是蜷缩状态，因此也无法和PGANA共混形成均匀的交联网络，而这也失去了醛肼交联型PNIPAM水凝胶的室温注射成型特性。本发明在AIBA引发(催化效率高，分解速率常数小，聚合恒速聚合，过程不会改变pH，不含腈基，且分解产物无毒本)下，通过NAGA在水溶液中进行自由基聚合制得PNAGA，调节PNAGA水溶液的浓度，保证其在室温下的溶解状态，并分别将其与醛化多糖和肼化的PNIPAM混合，成功通过室温共注射，原位制备了PNAGA增强的PNIPAM基温敏水凝胶，凝胶强度可提高至5.6倍。

发明内容