一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑及其制備方法和應(yīng)用。采用室溫下液態(tài)的聚乙二醇（PEG200、400或600）作為溶劑，配制N,N',N''-三(3-吡啶基)均三苯甲酰胺（3-BTAPA）或N,N',N''-三(4-吡啶基)均三苯甲酰胺（4-BTAPA）的聚乙二醇200、400或600，濃度為0.8~5.0g/L（質(zhì)量百分比濃度為0.7～4.2％），該溶液室溫穩(wěn)定，遇水立即形成穩(wěn)定水凝膠，該水凝膠具有剪切變稀特性。水凝膠中以液態(tài)PEG200、400、600為主要成分，添加的有機(jī)物基質(zhì)3-BTAPA或4-BTAPA量非常少（質(zhì)量百分比濃度為0.7～4.2％），所成水凝膠穩(wěn)定，毒性低，具有優(yōu)良的生物相容性，可望在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。
【專利說明】一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑及其制 備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程材料領(lǐng)域，更具體地說涉及一種注射用快速形成原位小 分子水凝膠的液態(tài)制劑及其制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 原位可注射水凝膠是近年來出現(xiàn)的新型水凝膠體系，在組織工程和藥物控釋等方 面有著廣泛的用途。
[0003] 水凝膠是能夠被水溶脹而又不溶于水的聚合物網(wǎng)絡(luò)。通過注射的方法將具有一定 流動性的生物材料植入體內(nèi)，因此很容易充滿整個(gè)具有不規(guī)則形狀的缺損部位，手術(shù)創(chuàng)傷 非常小且操作簡單。該體系其在室溫下呈液態(tài)，可包裹活性細(xì)胞和治療藥物，當(dāng)注射到指定 位置后，在溫度、pH值、離子濃度或在離子、其它條件作用下，在注射位置處產(chǎn)生溶液-凝 膠相轉(zhuǎn)變而形成水凝膠。[魏宏亮，王連才，張愛英，朱凱強(qiáng)，馮增國·可注射水凝膠 的制備與應(yīng)用.化學(xué)進(jìn)展，2004, 16 (6): 1008-1016]。
[0004] 同預(yù)成型的聚合物支架材料相比，原位可注射水凝膠具有明顯的優(yōu)勢：（1)水凝 膠體系可以根據(jù)環(huán)境的變化調(diào)整體系狀態(tài)；（2)在溶液狀態(tài)下細(xì)胞或者藥物能夠均勻分散 或溶解于高分子材料中；（3)注入材料可在損傷部位形成所要求形狀的水凝膠，這樣可以 對復(fù)雜或多維的損傷部位進(jìn)行更好的填充；（4)在凝膠形成過程中，交聯(lián)的高分子混合物 可與組織之間嵌合緊密，大大增強(qiáng)了水凝膠與組織的界面結(jié)合；（5)適用范圍廣泛，制備工 藝簡單，操作方便。[陳濤，姚康德.可注射水凝膠在組織工程中應(yīng)用進(jìn)展.化工進(jìn)展， 2004， 23 (8):827-831]。
[0005] 聚乙二醇（PEG)無毒、無刺激性，具有良好的水溶性、生物相容性和血液相容性，在 體內(nèi)能溶于組織液中迅速排出體外而不產(chǎn)生任何毒副作用，因此被美國FDA批準(zhǔn)可用于人 體中。同時(shí)由于PEG分子量范圍廣，選擇余地大，端基可以進(jìn)一步反應(yīng)合成新的化合物，對 于聚合物改性修飾和藥物載體材料方面具有重要意義。[鐘天翼.PLA-PEG-PLA/絲素水凝 膠的制備及作為藥物緩釋載體的研究.蘇州大學(xué)，2012-03-01]。
[0006] 有關(guān)制備可注射水凝膠的報(bào)道很多，它們可分為兩大類：一是用天然的高分子 或修飾的天然高分子來制備；另一類是用合成高分子來制備。Lee等將可注射的聚葡糖醛 (PAG)水凝膠用于骨組織工程。把抗腫瘤藥物道諾霉素（daunomycin)通過共價(jià)鍵連接到 該水凝膠上，當(dāng)藥物和聚合物之間的共價(jià)鍵水解之后即可釋放出藥物。[Bouhadir K H， Kruger G M, Lee Κ Υ, et al. Journal of Pharmaceutical Sciences, 2000,89(7):910- 919]。Westhaus等通過引發(fā)金屬離子從脂質(zhì)體中釋放，開發(fā)了從含有聚糖和蛋白質(zhì)的前 體溶液中快速形成水凝膠的通用方法。他們認(rèn)為該方法有助于開發(fā)快速凝膠化的可注射 水凝膠，用于制備生物材料，進(jìn)行組織修復(fù)和重建以及藥物的定向釋放。[Westhaus E， Messersmith P B. Biomaterials, 2001, 22:453-462]。
[0007] 聚合物水凝膠由于具有良好的生物相容性、溶脹性及載藥不失活等特性，在藥物 (控制）釋放及組織工程中得到了廣泛的應(yīng)用。依據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接方式的不同，水凝膠可分為化 學(xué)凝膠和物理凝膠。化學(xué)凝膠是在化學(xué)交聯(lián)劑或引發(fā)劑作用下，通過化學(xué)反應(yīng)形成共價(jià)鍵 連接而成的，當(dāng)其成形后植入或注射后再反應(yīng)成形，其中殘存的交聯(lián)劑或引發(fā)劑具有一定 的毒性作用，而且在體內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)往往會引起組織炎癥或損傷。物理凝膠則是通過非 共價(jià)鍵相互作用，如氫鍵、疏水作用、鏈纏結(jié)及結(jié)晶等作用形成，避免了化學(xué)溶劑的使用及 交聯(lián)劑及其相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，因而備受青睞。近年來，原位形成的可注射物理凝膠由于可注射 到特定部位釋藥及可充滿任何形狀的受損組織而在藥物(控制）釋放及組織工程等領(lǐng)域受 到廣泛關(guān)注。
[0008] 專利肌）〇2〇94324及舊2002019369公開了由高分子量聚氧乙烯或聚氧乙烯-聚 氧丙烯-聚氧乙烯與α-環(huán)糊精在水溶液中通過超分子自組裝形成水凝膠作為藥物釋放體 系的方法。該超分子結(jié)構(gòu)水凝膠可在水溶液中由環(huán)糊精與聚氧乙烯鏈段通過非共價(jià)鍵作用 形成結(jié)晶包合物而得到，因而避免了化學(xué)交聯(lián)劑及相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，也不涉及任何化學(xué)溶劑 的使用，且具有有利于注射的剪切變稀，作為藥物釋放載體具有廣闊的應(yīng)用前景。專利CN 100371020C公開了環(huán)糊精水溶液與聚己內(nèi)酯-聚乙二醇-聚己內(nèi)酯三嵌段共聚物通過非共 價(jià)鍵作用形成結(jié)晶包合物而得到超分子結(jié)構(gòu)水凝膠。這些凝膠原位迅速形成，但是，這些體 系仍存在以下不足：①客體為聚合物基材，實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在聚合物降解吸收過程；②制備 條件要求苛刻(如聚合物平均分子量及質(zhì)量百分濃度較高等）；③形成凝膠時(shí)需要兩個(gè)溶 液體系進(jìn)行混合。
[0009] 目前，已經(jīng)報(bào)道可注射用原位的物理水凝膠材料主要是使用高分子材料為基 質(zhì)。利用小分子基質(zhì)制備可注射的原位小分子水凝膠材料的報(bào)道很少，文獻(xiàn)中僅有 Pharmaceutical Research, 2004，V〇1. 21，No. 3, 454 報(bào)道過將 L-丙氨酸衍生物、大顯 油和酒精溶液用于原位注射形成凝膠實(shí)驗(yàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明提供了一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑及其制備方法 和應(yīng)用。采用室溫下液態(tài)的聚乙二醇（PEG200、400或600)作為溶劑，配制Ν,Ν'，Ν''-三 (3-吡啶基）均三苯甲酰胺（3-ΒΤΑΡΑ)或Ν，Ν'，Ν''_三（4-吡啶基）均三苯甲酰胺 (4-ΒΤΑΡΑ)的聚乙二醇200、400或600,濃度為0· 8?5. 0 g/L (質(zhì)量百分比濃度為0· 7? 4. 2% )，該溶液室溫穩(wěn)定，遇水立即形成穩(wěn)定水凝膠，該水凝膠具有具有剪切變稀特性。水 凝膠中以液態(tài)PEG200、400、600為主要成分，添加的有機(jī)物基質(zhì)3-BTAPA或4-BTAPA量非常 少(質(zhì)量百分比濃度為〇. 7?4. 2%)，所成水凝膠穩(wěn)定，毒性低，具有優(yōu)良的生物相容性，可 望在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。
[0011] 本發(fā)明技術(shù)所采用的技術(shù)方案是： 一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑，所述原位小分子水凝膠液態(tài)制劑 由均苯三甲酸衍生物與聚乙二醇原料組成，均苯三甲酸衍生物選用N，Ν'，Ν' ' -三（3-吡啶 基）均三苯甲酰胺或Ν，Ν'，Ν' ' -三（4-吡啶基）均三苯甲酰胺中的一種；均苯三甲酸衍生 物在聚乙二醇原料中的濃度范圍為0.8 - 5. 0 g/L，該液態(tài)制劑遇水形成穩(wěn)定水凝膠。
[0012] 所述的聚乙二醇原料選自醫(yī)用級的PEG 200、PEG 400、PEG 600中的任意一種。
[0013] 所述一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑的制備方法，該方法包括 以下步驟，其中未說明部分均以摩爾分?jǐn)?shù)表示： (1) 酰氯制備 將1份1,3, 5_苯三甲酸，3-6份二氯亞砜加入到反應(yīng)容器中，混合均勻后，向其中滴 加 1滴DMF，然后在磁力攪拌下回流3小時(shí)，得到一種澄清液；澄清液經(jīng)減壓蒸餾出過量的 二氯亞砜后，在4°C時(shí)結(jié)晶出酰氯； (2) 酰胺制備 將3份氨基吡啶，40-5〇份二甲基亞砜溶劑加入到反應(yīng)器中，混合均勻后，向其中加入 3份無水三乙胺；然后將1份酰氯溶于1〇 -15份溶劑中，在〇°C條件下，再將酰氯溶液緩慢 滴加到氨基吡啶溶液中；繼續(xù)加入1份無水三乙胺，混合攪拌中逐漸升溫至室溫；反應(yīng)7小 時(shí)后抽濾，用溶劑洗滌，干燥；最后用170份二甲基亞砜和1400份去離子水重結(jié)晶，抽濾，干 燥，得到純化后的均苯三甲酸衍生物； (3) 原位小分子水凝膠液態(tài)制劑的制備 向均苯三甲酸衍生物中加入聚乙二醇原料，在超聲條件下水浴加熱，使之溶解，室溫靜 置，得到穩(wěn)定的澄清溶液，即為原位小分子水凝膠液態(tài)制劑；均苯三甲酸衍生物在聚乙二醇 原料中的濃度范圍為〇· 8 - 5· Og/L，該液態(tài)制劑遇水形成穩(wěn)定水凝膠。
[0014] 所述均苯三甲酸衍生物為N，Ν'，Ν' ' -三（3-吡啶基）均三苯甲酰胺或 Ν, Ν'，Ν' ' -三（4-吡啶基）均三苯甲酰胺中的一種。
[0015] 所述的聚乙二醇原料選自醫(yī)用級的PEG 200、PEG 400、PEG 600中的任意一種。
[0016] 氨基吡啶選用3-氨基吡啶或4-氨基吡啶基中的一種。
[0017] 步驟（3)中，水浴加熱的溫度選用60攝氏度。
[0018] 步驟（3)中，超聲條件為60°C水浴中超聲30分鐘，超聲時(shí)使用昆山超聲儀器有限 公司生產(chǎn)的KQ3200B型超聲清洗器。
[0019] 上述水凝膠液態(tài)制劑或制備方法制得的水凝膠液態(tài)制劑在生物醫(yī)學(xué)工程材料領(lǐng) 域中的應(yīng)用。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是： 1)采用采用室溫下液態(tài)的聚乙二醇（PEG200、400或600)作為溶劑，配制N，N'，N' 三 (3_吡啶基）均三苯甲酰胺（3-BTAPA)或N，N'，N''_三（4-吡啶基）均三苯甲酰胺 (4-BTAPA)的聚乙二醇200、400或600的溶液，濃度為0. 8~5· 0 g/L,全部采用的是有機(jī)小 分子，該制劑遇水立即形成水凝膠，該水凝膠具有剪切變稀特性。
[0021] 2)現(xiàn)有類似發(fā)明（專利 W0 02094324、US 2002019369 及 CN 100371020) -般都 含有高分子材料，在生物體應(yīng)用時(shí)，需要降解后才能被生物體吸收，本發(fā)明制劑僅含小分子 有機(jī)化合物，不需要降解就可以直接被生物體吸收。
[0022] 3)現(xiàn)有類似發(fā)明（專利 WO 02094324、US 2002019369 及 CN 100371020) -般都 采用兩種溶液混合才能形成凝膠，本發(fā)明制劑只需一種溶液，遇水便可形成穩(wěn)定凝膠，制備 容易，操作簡單。
[0023] 4)本制劑中主要成分為聚乙二醇（pEG)，聚乙二醇（pEG)無毒、無刺激性,具有良 好的水溶性、生物相容性和血液相容性，在體內(nèi)能溶于組織液中迅速排出體外而不產(chǎn)生任 何毒副作用，被美國FDA批準(zhǔn)可用于人體中，制劑中Ν，Ν'，Ν' ' -三（3-吡啶基）均三苯甲酰 胺（3-ΒΤΑΡΑ)或Ν，Ν'，Ν''_三（4-吡啶基）均三苯甲酰胺（4-ΒΤΑΡΑ)含量極低。因此，該發(fā) --------------- 明制劑的毒性極低。

【專利附圖】

【附圖說明】 _
[0024] 圖1是本發(fā)明N，N'，N，'-三（3-吡啶基）抝一 _ 土 ；均二本甲酰胺與 PEG200、PEG400 配制 的水凝I父淞態(tài)制劑； 圖2是本發(fā)明N，Ν'，Ν'，-三（3-批麵）均Ξ苯甲醜胺與艦細(xì)、腦 〇 凝膠液態(tài)制劑加入等體積的蒸餾水后制備的凝膠材料. 圖3是本發(fā)明Ν, Ν'，Ν' ' -二（4-批陡基）均r屯；m ^ 口疋十漢Λ ' J?本甲酰胺與PEG200、PEG 400、PEG 600 配制的水凝膠液態(tài)制劑； 圖4是本發(fā)明N，N，，)均三苯甲酸胺與pEG脈pEG柳、pEG _ 配制的水凝膠液態(tài)制劑加入等體積的蒸餾水制備的凝膠材料； 圖5是本發(fā)明N，N'，N (471比^基）均三苯甲酰胺與PEG 200組成的水凝膠液態(tài) 制劑，注射到水中形成凝膠的效果系意圖； 圖6是N，N'，N''_三（3-吡啶基）均三苯甲酰胺（2·5g/L)在1:1(v/v)的聚乙二 醇-水的混合溶劑中所成凝膠的應(yīng)力掃描曲線； 圖7是N，N'，N''_二（3-吡啶基）均二苯甲酰胺（2_5 g//L)在1:1(v/v)的聚乙二 醇-水的混合溶劑中所成凝膠的頻率掃描曲線； 圖8是N，N'，N''_三（4-吡啶基）均三苯甲酰胺（1.5 g/L)在1:1(v/v)的聚乙二 醇-水的混合溶劑中所成凝膠的應(yīng)力掃描曲線； 圖9是N，N'，N''_三（4-吡啶基）均三苯甲酰胺（1_5 g/L)在1:1(v/v)的聚乙二 醇-水的混合溶劑中所成凝膠的頻率掃描曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0026] 實(shí)施例A: (1) 酰氯制備 將1份1，3, 5-苯三甲酸，3 -6份二氯亞砜加入到反應(yīng)容器中，混合均勻后，向其中滴 加1滴DMF，然后在磁力攪拌下回流3小時(shí)，得到一種澄清液；澄清液經(jīng)減壓蒸餾出過量的 二氯亞砜后，在4°C時(shí)結(jié)晶出酰氯； (2) 酰胺制備 將3份氨基吡陡，40-50份二甲基亞砜溶劑加入到反應(yīng)器中，混合均勻后，向其中加入 3份無水三乙胺；然后將1份酰氯溶于10 -15份溶劑中，在0°C條件下，再將酰氯溶液緩慢 滴加到氨基吡啶溶液中；繼續(xù)加入1份無水三乙胺，混合攪拌中逐漸升溫至室溫；反應(yīng)7小 時(shí)后抽濾，用溶劑洗滌，干燥；最后用170份二甲基亞砜和1400份去離子水重結(jié)晶，抽濾，干 燥，得到純化后的均苯三甲酸衍生物； (3) 制備原位小分子水凝膠液態(tài)制劑 向均苯三甲酸衍生物中加入聚乙二醇原料，使用昆山超聲儀器有限公司生產(chǎn)的 KQ3200B型超聲清洗器在60°C水浴中超聲30分鐘，使之溶解，室溫靜置，得到穩(wěn)定的澄清溶 液，即為原位小分子水凝膠液態(tài)制劑；均苯三甲酸衍生物在聚乙二醇原料中的濃度范圍為 0. 8 -5. 0 g/L，該液態(tài)制劑遇水形成穩(wěn)定水凝膠。
[0027] 在實(shí)施例A的其它條件不變的情況下，實(shí)施例1 一 12實(shí)施參數(shù)選擇如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑，其特征是：所述原位小分 子水凝膠液態(tài)制劑由均苯三甲酸衍生物與聚乙二醇原料組成，均苯三甲酸衍生物選用 N，N，，N，，-三（3-吡啶基）均三苯甲酰胺或Ν，Ν'，Ν' ' -三（4-吡啶基）均三苯甲酰胺中的 一種；均苯三甲酸衍生物在聚乙二醇溶劑中的濃度范圍為〇· 8 - 5. Og/L,遇水形成穩(wěn)定水 凝膠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑，其特征 是：所述的聚乙二醇原料選自醫(yī)用級的PEG 200、PEG 400、PEG 600中的任意一種。
3. -種制備權(quán)利要求1所述一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑的制 備方法，其特征是：該方法包括以下步驟，其中未說明部分均以摩爾分?jǐn)?shù)表示： (1) 酰氯制備 將1份1,3,5-苯三甲酸，3- 6份二氯亞砜加入到反應(yīng)容器中，混合均勻后，向其中滴 加1滴DMF，然后在磁力攪拌下回流3小時(shí)，得到一種澄清液；澄清液經(jīng)減壓蒸餾出過量的 二氯亞砜后，在4?時(shí)結(jié)晶出酰氯； (2) 酰胺制備 將3份氨基吡啶，40-50份二甲基亞砜溶劑加入到反應(yīng)器中，混合均勻后，向其中加入 3份無水三乙胺；然后將1份酰氯溶于10 -15份溶劑中，在0°C條件下，再將酰氯溶液緩慢 滴加到氨基吡啶溶液中；繼續(xù)加入1份無水三乙胺，混合攪拌中逐漸升溫至室溫；反應(yīng)7小 時(shí)后抽濾，用溶劑洗滌，干燥；最后用170份二甲基亞砜和1400份去離子水重結(jié)晶，抽濾，干 燥，得到純化后的均苯三甲酸衍生物； (3) 制備注射用原位小分子水凝膠液態(tài)制劑 向均苯三甲酸衍生物中加入聚乙二醇原料，在超聲條件下水浴加熱，使之溶解，室溫靜 置，得到穩(wěn)定的澄清溶液，即為注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑；均苯三甲酸 衍生物在聚乙二醇原料中的濃度范圍為0.8-5. 0 g/L，該液態(tài)制劑遇水形成穩(wěn)定水凝膠。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑的制 備方法，其特征是：所述均苯三甲酸衍生物為Ν，Ν'，Ν''-三（3-吡啶基）均三苯甲酰胺或 Ν，Ν'，Ν'三（4-吡啶基）均三苯甲酰胺中的一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑的制備 方法，其特征是：所述的聚乙二醇原料選自醫(yī)用級的p EG 200、PEG 400、PEG 600中的任意 一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑的制備 方法，其特征是：氨基吡啶選用3-氨基吡啶或4-氨基吡啶基中的一種。 、7·根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑的制備 方法，其特征是：步驟（3)中，水浴加熱的溫度選用6〇攝氏度。 ^ 8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種注射用快速形成原位小分子水凝膠的液態(tài)制劑的制備 方法，其特征是：步驟（3)中，超聲條件為6(TC水浴中超聲30分鐘，超聲時(shí)使用昆山超聲儀 器有限公司生產(chǎn)的KQ3200B型超聲清洗器。
9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的制備方法制得的水凝膠液態(tài)制劑在生物醫(yī)學(xué)工程材料 領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【文檔編號】A61L27/52GK104189951SQ201410477823
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】羅序中, 劉啟昊, 廖烈強(qiáng), 鐘地長, 鐘金蓮, 王科軍, 柳輝金, 羅海清 申請人:贛南師范學(xué)院