[发明专利]纤维素接枝改性水凝胶及其制备方法、药物纤维素水凝胶及应用

说明书

本发明提供了一种纤维素接枝改性水凝胶的制备方法，涉及药物载体技术领域，该纤维素接枝改性水凝胶的制备方法包括：先将纤维素与具有末端巯基的硅烷偶联剂混合进行偶联反应，得到巯基接枝纤维，再将巯基接枝纤维素进行氧化处理，得到纤维素接枝改性水凝胶，改善了现有纤维素水凝胶对药物的吸附和释放没有特异性，无法实现可控释药的技术问题。本发明提供的纤维素接枝改性水凝胶，具有交联网状结构以及二硫键，从而不仅具有优良的生物相容性、力学特性和保水稳定性，而且在还原环境下二硫键断裂使得水凝胶降解进而得到靶向释药性能，在药物递送领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及药物载体技术领域，尤其是涉及一种纤维素接枝改性水凝胶及其制备方法、药物纤维素水凝胶及应用。

背景技术

水凝胶是一种普遍存在于生活中的基础材料，尤其在生物工程和医学领域有着广泛的研究和应用。这种材料是由单体或聚合物通过氢键、静电相互作用、疏水相互作用或共价键连接在一起而形成的亲水三维聚合物网络，其能够吸收大量的水以及生物体液，但同时又由于物理化学交联作用而并不溶于水，具有良好的生物相容性。此外，凝胶具有多孔结构，非常适合包埋具有生物活性的物质。凝胶与药物分子的相互作用力较弱，保持药物活性的同时，其规律性的溶胀性能也赋予了其对药物的可控释放。此外，凝胶具有良好的结构可控性。因此，凝胶作为一类新型的医用生物材料，在组织工程、药物输送与控制释放等领域具有广阔的应用前景。特别是具有刺激响应性(如 pH、温度和氧化还原响应性)水凝胶极具临床应用价值。

纤维素作为已知的地球上最古老、最丰富的天然高分子，是人类最宝贵的天然可再生资源。它是由葡萄糖组成的一种大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要成分，其来源广泛，碳含量占植物界的50％以上。纤维素经过处理得到的具有纳米尺寸结构的结晶体(纳米纤维素，CNC)具备优异的力学性能、高结晶度、纳米尺寸效应，良好的可再生性和生物降解性能。过硫酸法制备的纳米纤维素含有大量的磺化基团，带有大量的负电荷。纳米纤维素可以提高凝胶的强度，但是仅仅依靠直接填充制备复合凝胶对凝胶的力学性能的增强作用有限。通过对CNC进行物理或化学改性可以促进聚合物在CNC 表面的接枝或者吸附有效提高凝胶的强度，制备出高强度超拉伸的凝胶，但是存在的普遍问题是CNC对药物的吸附和释放没有特异性，无法实现可控释药的效果，从而限制了其在药物递送领域的应用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一种纤维素接枝改性水凝胶及其制备方法、药物纤维素水凝胶及应用，以改善现有纤维素水凝胶对药物的吸附和释放没有特异性，无法实现可控释药的技术问题。

本发明提供的纤维素接枝改性水凝胶的制备方法包括：步骤S1，将纤维素与具有末端巯基的硅烷偶联剂混合进行偶联反应，得到巯基接枝纤维素；步骤S2，将巯基接枝纤维素进行氧化处理，得到纤维素接枝改性水凝胶；其中，步骤S1中，具有末端巯基的硅烷偶联剂的结构通式为(R₁O)₃SiR₂SH，R₁表示 C1～C6的烷基，R₂表示C1～C6的亚烷基。

进一步地，R₁表示C1～C4的烷基，优选为甲基；和/或，R₂表示C1～C4的亚烷基，优选为亚正丙基，

进一步的，纤维素与具有末端巯基的硅烷偶联剂的摩尔比为1:1-20，优选为1:1-10，进一步优选为1:1-3。

进一步的，纤维素包括植物纤维素、合成纤维素或细菌纤维素中的至少一种。

进一步的，纤维素的形貌包括絮状、膜状、晶须或粉末中的至少一种。