一种基于聚乙二醇的网状结构高分子凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于聚乙二醇的网状结构高分子凝胶及其制备方法。该网状结构高分子凝胶其分子结构的主链为聚乙二醇酯化的高分子，侧链为聚乙二醇叠氮化衍生物，具有式（Ｉ）所示的结构，其中ｎ为４～４５４的整数；ｍ为２～１０的整数。所述的高分子凝胶由具有端炔基的聚乙二醇酯主链与具有端叠氮基的线性结构的聚乙二醇侧链在催化剂作用下经点击化学反应制得。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能高分子领域，涉及一种可生物降解的高分子聚合物及其制备方法，更具体地说，涉及。
技术介绍
凝胶可以定义为含有大量溶剂的三维网状结构的高分子。水凝胶是介于液体和 固体之间的三维网络或互穿网络，是一种能显著地溶胀于水但在水中并不能溶解的亲水聚 合物凝胶。它不溶于水，但能显著地溶胀于水中，并吸收大量的水，有很强的保水能力。水 凝胶材料以其含水量高、柔软、具有橡胶般的粘稠性和良好的生物相容性广泛应用于农林、 园艺、工业、纺织、医药、医疗、人工器官、生理、卫生、石油化工、建材、环保、食品、日用品、化 妆品等方面，因为它能带来的巨大经济效益和社会效益，所以世界各地对水凝胶的研究、开 发和应用呈现一派欣欣向荣的景象。水凝胶的研究开发带动了相关学科，如医学、生物工程 学、水土学、生命科学等的发展。 共混高分子混合物材料具有混合组分所没有的综合性能，并且随着混合组分的改 变，可以得到千变万化的性能，因此它是新材料开发的一个重要领域。凝胶是高分子链之间 以化学键或物理相互作用形成的交联结构的溶胀体，加热不熔融也不溶解。它既是高分子 聚合物的浓溶液也是高弹性的固体，小分子物质能在其中渗透或扩散，这对高分子材料的 开发也具有重要意义。把高分子聚合物的共混和凝胶共同应用于提高材料性能的开发利用 之中，将会有很大的前景和空间。 我们知道，要将适当剂量的药物传送到伤病组织，相应的给药途径可以多种多样， 例如注射用药、口服用药、吸入方式给药、鼻腔、口腔、眼部等粘膜用药、植入型给药、透皮给 药等。仅用原有的制剂技术，往往不能满足特定的要求。因此不断有新工艺和新技术应用 于药物制剂的制备过程中，水凝胶药物载体就是近年来用于药物的新的给药系统。水凝胶 (hydrogel)为电中性或离子性高分子材料，具有优良的理化性质和生物学性质。由于凝胶 中亲水基-OH、-COOH、-C0NH2、_S03H的存在，在生理条件下凝胶可吸水底胀10 % -98 % ，并在 骨架中保留相当一部分水分，将药物溶解或分散在聚合物材料中，达到以下目的(I)减少 药物与外界环境的作用，提高药物的稳定性(2)减少复方药物的配伍变化；(3) —次性给 药使活性组分以最优的速率和剂量，控制释放到特定部位；(4)减少用药次数，方便患者； (5)使药物浓度集于靶区。 聚乙二醇是经FDA批准的极少数能作为体内注射药用的合成聚合物之一。聚乙二 醇对人体无毒，易排出体外，用聚乙二醇衍生物对药物进行修饰，修饰后的药物降低了免疫 源性并且提高了药物在体内的半衰期或循环周期，可使药物较长时间维持在有效浓度内， 药效可以得到明显提高，这使得原来许多不能被直接用来治疗的药物重新得到应用。将聚 乙二醇及其衍生物做成凝胶用于生物、医学等领域将会对药物缓释以及靶点药物的研究产 生深远的影响。3 本专利技术的目的是提供，所述的高分子凝胶具有规整的网络结构。 本专利技术通过以下技术方案来实现 —种基于聚乙二醇的网状结构高分子凝胶，其中聚合物分子结构的主链为聚乙二醇酯化的高分子，侧链为聚乙二醇叠氮化衍生物，具有式(I)所示的结构 其中n为4 454的整数；m为2 10的整数。(分子式有修改) 本专利技术还涉及所述高分子凝胶的制备方法，上述具有网状结构的高分子凝胶，由具有端炔基的聚乙二醇酯主链与具有端叠氮基的线性结构的聚乙二醇侧链在催化剂作用下经点击化学反应制得。 所述的制备方法具体包括三个步骤 1)具有端炔基的聚乙二醇酯主链的合成丙二酸二乙酯和丙炔醇反应生成二炔 丙基丙二酸二乙酯，二炔丙基丙二酸二乙酯经水解、酰氯化反应得到二炔丙基丙二酸二甲 酰氯，再与PEG发生酯化反应生成具有端炔基的聚乙二醇酯主链； 2)具有端叠氮基的线性结构的聚乙二醇侧链的合成PEG经酰氯化、叠氮化后得 到端叠氮基聚乙二醇； 3)目标物合成将步骤1)和2)制得的聚合物在催化剂作用下，进行点击化学反应。 进行点击化学反应时叠氮基化线性结构的聚乙二醇和端炔基化的聚乙二醇酯的摩尔用量优选为叠氮基炔基=i : i。 所述点击化学反应催化剂为CuS04 *5H20和抗坏血酸钠，催化剂与反应物的摩尔比 为l : 50 1 : 20。反应在50°C 8(TC下进行3小时。 前述具有网状结构的凝胶性状的高分子聚合物，其中所述双叠氮聚乙二醇还可以由聚环氧乙烷制得。 前述具有网状结构的凝胶性状的高分子聚合物，其中所述PEG衍生物可以用作药 物的载体。 本专利技术的有益效果为本专利技术是由聚乙二醇酯化衍生物以及聚乙二醇叠氮化衍 生物聚合而得到的，整个凝胶高分子以聚乙二醇为结构元素，具有很好的吸水保水性，并且 具有很好的力学性能。凝胶结构上含有的经活化聚乙二醇可以对药物进行修饰，修饰后的 药物降低了免疫源性并且提高了在体内的半衰期或循环周期，可使药物在较长时间维持在 有效浓度内，药效可以得到明显提高，这使得原来许多不能被直接用来治疗的药物重新得 到应用；另外，本专利技术的制备过程简单、原料便宜安全，其中聚乙二醇对人体无毒，易排出体 外，是经FDA批准的极少数能作为体内注射药用的合成聚合物之一。具体实施例方式基于聚乙二醇的网状结构的高分子凝胶，其中聚合物分子结构式为 其中PEG分子量为200 20000，即n = 4 454 ;m为2 10的整数。 具有网状结构的高分子凝胶的制备方法包括三个步骤 1)聚乙二醇酯化了的主链的合成丙二酸二乙酯和炔醇反应生成含有炔基的丙 二酸二乙酯，丙二酸二乙酯炔化衍生物进一步经水解得到含炔基的丙二酸衍生物，酰氯化 后与PEG酯化反应生成合成目的物所需要的主链。其化学反应方程式如下 5<formula>formula see original document page 6</formula> m为2 10的整数，其平均值与聚乙二醇酯化反应的酸醇(摩尔)比有关，酯化反应的酸醇摩尔比优选为i : i。(反应式有修改) 2)聚乙二醇叠氮化了的侧链的合成侧链是由PEG经酰氯化、叠氮化后得到的具有叠氮基官能团的衍生物；如下式所示 <formula>formula see original document page 6</formula> 3)具有网状结构的凝胶性状的高分子聚合物的合成将上述两种高分子采用点 击化学反应的方法合成出目标物，生成凝胶。 具有网状结构的凝胶性状的高分子聚合物可以用作药物的载体，尤其是可以用作 蛋白质或肽类药物的载体。整个凝胶高分子以聚乙二醇为结构元素，具有很好的吸水保水 性，并且具有很好的力学性能。 下面以具体实施例对本专利技术进行详细描述，其中所应用的不同分子量的聚乙二 醇、丙炔醇、NaN3、CuS04 5H20和抗坏血酸钠等材料均从市场上购买。 实施例1 聚乙二醇分子量为600的凝胶的合成，分三个步骤进行 1)酯化了的聚乙二醇主链的合成100ml圆底烧瓶中装有丙二酸二乙酯4. 27ml， 25ml乙醇，1. 3g固体钠，混合液反应5min之后行圆底烧瓶中滴加5. 072ml溴丙炔。反应回 流半小时后蒸干溶剂，将残留物溶解于水中用乙醚萃取三次，合并有机层，干燥蒸掉乙醚得 黄色油状液体，蒸馏收集馏分放入冰箱中得到白色结晶。将白色结晶加NaOH浓溶液反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于聚乙二醇的网状结构高分子凝胶，其中聚合物分子结构的主链为聚乙二醇酯化的高分子，侧链为聚乙二醇叠氮化衍生物，具有式（Ⅰ）所示的结构：　　＊＊＊　（Ⅰ）　　其中ｎ为４～４５４的整数；ｍ为２～１０的整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付国东，吉小霞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]