一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶及其制备方法，该方法的步骤如下：1）PIC预聚物的合成，2）PICG预聚物的合成；3）PICG水凝胶的制备。本发明专利技术利用衣康酸、聚己内酯二醇和聚乙二醇通过两步酯化反应合成出一种嵌段的PICG聚合物；并进一步通过自由基聚合制备出一种可控力学性质的温敏性抗炎PICG水凝胶。本发明专利技术的制备方法简单且高效，所用单体具有良好的生物相容性且成本低，水凝胶具有优异的抗炎能力和生物相容性，在骨关节炎等炎症相关生物医学应用中均具有很好的应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及可降解生物医用材料
，尤其涉及一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]衣康酸是一种不饱和的二羧基有机酸，是机体内三羧酸循环的中间产物顺乌头酸在顺乌头酸脱羧酶（CAD）/免疫响应基因1蛋白（IRG1）作用下产生的重要代谢产物。研究表明，衣康酸盐对巨噬细胞起着重要的制动作用，一方面将为巨噬细胞供能的葡萄糖转化为衣康酸盐可有效的阻断炎症因子的产生，另一方面衣康酸盐可以直接修饰与炎症反应相关的蛋白，从而起到抗炎作用。此外，在脂多糖处理的巨噬细胞中，4
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辛基衣康酸酯可以将 KEAP1 蛋白上部分半胱氨酸残基进行烷基化，进而激活抗炎转录因子Nrf2；此外，衣康酸盐对 I 型干扰素具有负反馈调节作用。因此，衣康酸盐作为抗炎代谢物和 I 型干扰素调节剂在炎症性疾病中具有一定的应用潜力。然而，目前基于衣康酸制备生物医学载体支架的研究相当缺乏。
[0003]生物医用水凝胶作为一种三维的亲水聚合物网络，既可以提供类似天然软骨的仿生细胞外基质环境维持细胞活性、增殖和分化，又可以促进营养物质和代谢产物的扩散，在组织工程中具有广泛的研究。然而，目前已报道的大多数水凝胶力学性能差，并缺乏炎症调控能力和多功能性。衣康酸作为一种机体的代谢产物，具有良好的抗炎能力，但是目前利用衣康酸制备水凝胶的研究又相当缺乏。因此，设计一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶在炎症性相关的疾病治疗和组织工程中具有广泛的应用前景，例如：骨关节的治疗和软骨损伤修复。

技术实现思路

[0004]解决的技术问题：针对目前利用衣康酸制备具有多功能性的生物医用水凝胶的研究相当缺乏的缺点，本专利技术提供一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶及其制备方法，利用衣康酸、聚己内酯二醇和聚乙二醇通过两步酯化反应合成一种嵌段的PICG聚合物，并随后通过自由基聚合反应自聚合制备出一种PICG水凝胶，该制备方法工艺简单，制备的水凝胶具有可控的力学性质、温敏性、良好的生物相容性和抗炎能力。
[0005]技术方案：一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶的制备方法，步骤如下：1）PIC预聚物（聚衣康酸
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聚己内酯）的合成：衣康酸和聚己内酯二醇在对甲苯磺酸一水合物的催化下，通过羧基和羟基之间的酯化反应合成羧基封端的PIC预聚物；2）PICG聚合物（聚衣康酸
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聚己内酯
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聚乙二醇）的合成：PIC预聚物和聚乙二醇在对甲苯磺酸一水合物的催化下，通过羧基和羟基之间的酯化反应合成羟基封端的PICG聚合物；
3）PICG水凝胶的制备：将步骤2）制备得到的PICG聚合物配置成PICG聚合物水溶液，然后加入光引发剂，并在紫外线固化灯照射下通过自由基聚合反应得到PICG水凝胶。
[0006]上述所述的步骤1）中聚己内酯二醇的分子量为2000 g/mol。
[0007]上述所述的步骤1）中衣康酸、聚己内酯二醇和对甲苯磺酸一水合物的反应摩尔比为（8~12）：1：（0.08~0.09）。
[0008]上述所述的步骤1）中反应温度为135~140℃，反应环境为氮气或真空，反应时间为9~11小时。
[0009]上述所述的步骤2）中聚乙二醇的分子量3000 g/mol。
[0010]上述所述的步骤2）中PIC预聚物、聚乙二醇和对甲苯磺酸一水合物的反应摩尔比为1：（2~4）：（0.3~0.4）。
[0011]上述所述的步骤2）中反应温度为135~140℃，反应环境为氮气或真空，反应时间为3~4小时。
[0012]上述所述的步骤3）中PICG聚合物水溶液的浓度为100 mg/mL~300 mg/mL，光引发剂为浓度为（0.5~2）mg/mL 的I2959。
[0013]上述所述的步骤3）中紫外线固化灯照射时间为1~3分钟。
[0014]一种由上述所述的制备方法制备得到的具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶。
[0015]有益效果：本专利技术提供的一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶及其制备方法，具有以下有益效果：1.本专利技术主要针对基于衣康酸酯自聚合制备的生物医用水凝胶研究的缺乏，以及制备的水凝胶的多功能性缺乏等问题，设计一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶，拓展了衣康酸在生物医学领域中的应用，本专利技术的聚衣康酸酯水凝胶是一种纯生物材料产品，所用单体安全且廉价、制备方法简单高效，适合大规模生产，并易于临床转化。
[0016]2.本专利技术的聚衣康酸酯水凝胶具有可控的力学性质、温敏性和抗炎等多功能性，可控的力学性质可以满足各类组织工程的应用需求，温敏性为水凝胶在使用中提供了很好的应用方式，例如通过温度调控水凝胶的状态，从而实现水凝胶的注射和喷涂。
[0017]3.本专利技术的聚衣康酸酯水凝胶分子中存在具有反应活性的羧基、羟基和双键，为其进一步功能化改性提供可能。
附图说明
[0018]图1为实施例1、2、3合成的具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶的制备过程图。
[0019]图2为实施例1、2、3合成的具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶中各聚合物的核磁共振氢谱图。
[0020]图3为实施例1、2、3合成的具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶的温敏性和力学性质的流变结果图。
[0021]图4为实施例1、2、3合成的具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶中PICG聚合物的生物相容性和抗炎性质图。
具体实施方式
[0022]为了更好的理解本专利技术，下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0023]以下实施例中所用的组分：衣康酸（Sigma
‑
Aldrich）、聚己内酯二醇（Aladdin）、聚乙二醇（Sigma
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Aldrich）、对甲苯磺酸一水合物（Sigma
‑
Aldrich）和2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
[4
‑
(2
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羟基乙氧基)苯基]‑1‑
丙酮（光引发剂I2959，J&K Scientific）。
实施例
[0024]该实施例提供一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶（PICG
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1）的制备方法，步骤如下：1）PIC预聚物的合成：将1 mmol的聚己内酯二醇在氮气保护条件下，140 ℃高温熔解20分钟，随后加入10 mmol的衣康酸和0.085 mmol的对甲苯磺酸一水合物，并在氮气环境下充分熔解1.5小时，接着，在真空条件下，140 ℃高温剧烈搅拌10小时，所得反应产物溶解在二甲基亚砜中，并利用透析袋在去离子水中透析纯化2天，最后通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶的制备方法，其特征在于步骤如下：1）PIC预聚物的合成：衣康酸和聚己内酯二醇在对甲苯磺酸一水合物的催化下，通过酯化反应合成羧基封端的PIC预聚物；2）PICG聚合物的合成：PIC预聚物和聚乙二醇在对甲苯磺酸一水合物的催化下，通过酯化反应合成羟基封端的PICG聚合物；3）PICG水凝胶的制备：将步骤2）制备得到的PICG聚合物配置成PICG聚合物水溶液，然后加入光引发剂，并在紫外线固化灯照射下通过自由基聚合反应得到PICG水凝胶。2.根据权利要求1所述的一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中聚己内酯二醇的分子量为2000 g/mol。3.根据权利要求1所述的一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中衣康酸、聚己内酯二醇和对甲苯磺酸一水合物的反应摩尔比为（8~12）：1：（0.08~0.09）。4.根据权利要求1所述的一种具有可控力学性质的温敏性抗炎聚衣康酸酯水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中反应温度为135~140℃，反应环境为氮气或真空，反应时间为9~11小时。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：许鹏，王敏，雷波，
申请(专利权)人：西安市红会医院西安市骨科研究所，
类型：发明
国别省市：