本发明涉及脂肪族聚酯凝胶,具体涉及可降解脂肪族聚酯凝胶,该可降解脂肪族聚酯凝胶制备的ph敏感可注射抗菌水凝胶。
背景技术:
1、水凝胶是一类以物理或化学方式将亲水高分子聚合物结合而形成的三维网络结构,具有水分含量高、生物相容性好、可降解性好等优点,是理想的医用材料。水凝胶可以满足多种临床需求,例如药物与细胞的递送、组织修复与再生、生物黏附和免疫调节。可注射水凝胶在体外有一定的流动性,能与细胞、药物或活性分子等混合配制,然后被注入入体可以在体内原位进行凝胶化。因此广泛应用于伤口愈合,骨修复和药物载体和释放等领域。例如张俐娜合成了羧乙基纤维素接枝二硫代二丙酰肼和二苯甲醛封端聚乙二醇,通过动态酰腙键构建具有双重响应性、高愈合效率和良好力学性能的纤维素基自愈合水凝胶(adv.funct.mater.,2017,27(40),1703174)。贺超良以酰肼修饰的透明质酸和opa端基的四臂聚乙二醇(4apeg-opa)为构建基块,构建了可注射水凝胶,用于无缝合伤口和止血封闭(sci adv.2023,9(33):eadh4327)。姜新义等构建了一种基因纳米载体-可注射水凝胶超结构递药系统,以“填充形式”共递送靶向编辑纳米载体和cd47抗体用于恶性脑胶质瘤动物模型的术后免疫治疗(science translational medicine,2022,14,eabn1128)。但是上述水凝胶缺乏抗菌性能。
2、抗菌水凝胶是一种具有三维多孔网络结构的新型抗菌材料,显示固有或外源的抗菌活性、适当的机械性能以及局部使用的高生物相容性,广泛应用于生物医学相关领域,如药物递送、细胞封装、伤口愈合、骨修复、组织工程、医疗器械抗菌涂层、传感与检测等。李建树将n-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酰pluronic 127进行共聚,然后用二硫化钼-聚多巴胺纳米颗粒修饰,制备了一种可拉伸、强粘附、具有抗菌和抗氧化双重功能的水凝胶,用于伤口愈合(adv.funct.mater.2022,32,2110720)。但是上述抗菌水凝胶缺乏ph响应性和可注射性。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是提供一种ph敏感抗菌可注射水凝胶,该ph敏感抗菌可注射水凝胶具有良好的机械性能,抗菌性能和ph响应性能。
2、本发明解决上述问题的技术方案是:
3、一种ph敏感抗菌可注射水凝胶,该水凝胶按季铵化醛基聚合物︰八臂-聚乙二醇5000-酰肼=1:1.2的重量比由季铵化醛基聚合物与八臂-聚乙二醇5000-酰肼制成;其中,
4、所述的季铵化醛基聚合物由以下方法制成:将柠康酸酐、4-醛基苯甲酸缩水甘油酯、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵和己酸锌,按柠康酸酐︰4-醛基苯甲酸缩水甘油酯︰2,3-环氧丙基三甲基氯化铵︰己酸锌=1︰0.4︰0.6︰0.003的摩尔比加入到dmf中溶解,在氮气保护下升温至80~90℃开环聚合反应19~22h,然后降温至室温,加入到4℃的乙醚中沉淀,收集沉淀物,即得所述的季铵化醛基聚合物,该季铵化醛基聚合物的重均分子量为5000~10000da。
5、上述方案中,所述开环聚合反应温度优选85℃,反应时间优选20~21h。
6、上述方案中,所述季铵化醛基聚合物的重均分子量优选6000~8000da。
7、上述方案中,所述的4-醛基苯甲酸缩水甘油酯的结构如下式(1)所示:
8、
9、上述方案中,所述八臂-聚乙二醇5000-酰肼,英文名称为8-armpeg-hz,其中聚乙二醇平均分子量为5000da。
10、本发明所所述的ph敏感抗菌可注射水凝胶由以下方法制成:将季铵化醛基聚合物溶解在水中得到浓度为12~15wt%的季铵化醛基聚合物水溶液,再将八臂-聚乙二醇5000-酰肼溶解在水中得到浓度为12~15wt%的八臂-聚乙二醇5000-酰肼水溶液,然后将所制备的两种水溶液按所述八臂-聚乙二醇5000-酰肼重量等于所述季铵化醛基聚合物重量1.2倍的比例混合均匀,即得到所述的ph敏感抗菌可注射水凝胶。
11、由上述所述的季铵化醛基聚合物制备方法可见,所得到的聚合物含醛基和季铵盐基团,而且显示良好的水溶性。同时,由于所述的ph敏感抗菌可注射水凝胶引入了带正电荷的季铵盐基团,因此对细菌具有显著的抑制和杀灭效果。
12、再由上述ph敏感抗菌可注射水凝胶的制备方法可见,季铵化醛基聚合物和八臂-聚乙二醇5000-酰肼进行复合,其中季铵化醛基聚合物上的游离醛基和八臂-聚乙二醇5000-酰肼的酰肼基形成腙键。由于腙键具有动态交联效果,因此有助于形成可注射水凝胶,实现剪切“凝胶-溶胶”流动转变和“溶胶-凝胶”自愈合转变。同时,本申请所述ph敏感抗菌可注射水凝胶还具有溶胀性能好和粘合时间短等优点。
13、本发明所述的ph敏感抗菌可注射水凝胶还适用于制备抗炎、抗肿瘤或促进伤口愈合的药物制剂,该药物制剂按重量比由季铵化醛基聚合物、季铵化醛基聚合物重量1.2的八臂-聚乙二醇5000-酰肼和季铵化醛基聚合物重量0.1~0.2倍的药物制成;其中所述药物是双氯酚钠、赖氨匹林、阿司匹林等抗炎药物,也可以是阿霉素、环磷酰胺、羟基脲等抗肿瘤药物,还可以是表皮生长因子、成纤维细胞生成因子等生长因子。
14、上述药物制剂由以下方法制成:将季铵化醛基聚合物溶解在水中得到浓度为12~15wt%的季铵化醛基聚合物水溶液,再将八臂-聚乙二醇5000-酰肼溶解在水中得到浓度为12~15wt%的八臂-聚乙二醇5000-酰肼水溶液,然后将所述药物溶解在水中得到浓度为12~15wt%的水溶液,最后将所制备的三种水溶液按所述季铵化醛基聚合物重量:八臂-聚乙二醇5000-酰肼重量:药物重量=1:1.2:0.1~0.2的比例混合均匀,即得到所述的药物制剂。
15、上述药物制剂中含有腙键,由于腙键对ph敏感,因此在酸性条件下发生解离,发生凝胶-溶液转化,导致水凝胶在酸性条件下降解,从凝胶状态变成液体状态,实现负载的药物的ph控制释放。例如在肿瘤酸性微环境中,ph敏感抗菌可注射水凝胶发生凝胶-溶液转化,导致水凝胶在酸性条件下降解,从凝胶状态变成液体状态,实现负载的抗肿瘤药物的释放。又例如在皮肤伤口愈合过程中,伤口组织ph发生变化,导致ph敏感抗菌可注射水凝胶发生凝胶-溶液转化,从凝胶状态变成液体状态,促进负载的抗炎药物释放。
1.一种ph敏感抗菌可注射水凝胶,该水凝胶按季铵化醛基聚合物︰八臂-聚乙二醇5000-酰肼=1:1.2的重量比由季铵化醛基聚合物与八臂-聚乙二醇5000-酰肼制成;其中,
2.根据权利要求1所述的一种敏感抗菌可注射水凝胶,其特征在于,制备所述的季铵化醛基聚合物的反应时温度为85℃,时间为20~21h。
3.根据权利要求1所述的一种ph敏感抗菌可注射水凝胶,其特征在于,所述的季铵化醛基聚合物的重均分子量为6000~8000da。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种ph敏感抗菌可注射水凝胶,其特征在于,所述的ph敏感抗菌可注射水凝胶由以下方法制得:将所述的季铵化醛基聚合物溶解在水中得到浓度为12~15wt%的季铵化醛基聚合物水溶液,再将八臂-聚乙二醇5000-酰肼溶解在水中得到浓度为12~15wt%的八臂-聚乙二醇5000-酰肼水溶液,然后将所制备的两种水溶液按八臂-聚乙二醇5000-酰肼重量等于季铵化醛基聚合物重量的1.2倍的比例混合均匀,得到所述的ph敏感抗菌可注射水凝胶。