專利名稱：：一種具有熱敏性和反應(yīng)性水凝膠材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種同時(shí)具有熱敏性和反應(yīng)性的水凝膠材料的制備方法，特別涉及一種在生理?xiàng)l件下可以發(fā)生反應(yīng)的熱敏性高分子水凝膠材料。
背景技術(shù)：
：泊洛沙姆(Poloxamer)是聚氧乙烯(PEO)—聚氧丙烯(PPO)—聚氧乙烯(PEO)的三嵌段共聚物，分子量范圍介于1100-15000。Poloxamer含有親水的PEO基團(tuán)和輸水的PPO，分子量大的Poloxamer同系物具有溫敏特性，能夠形成可逆的反相凝膠，低溫下為流動的液體，升高溫度溶液粘度增大最終變?yōu)楣虘B(tài)凝膠，如Poloxamer407,Poloxamer188。Poloxamer是生物相容性非常好的凝膠材料，其刺激性小，毒性低，有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，將Poloxamer238和Poloxamer407進(jìn)行兔子肌肉注射后所顯示出的對肌肉的感染和毒性與鹽和花生油相似。Poloxamer作為熱敏性凝膠主要應(yīng)用于藥物緩釋方面，利用凝膠緩慢溶解的特性，延長藥物的釋放時(shí)間，提高藥效，這種特性可應(yīng)用于短期的治療方面，如止痛、消炎、避孕等。除了注射之外，Poloxamer還有其它的給藥途徑，如直腸、陰道、眼科用藥等。Poloxamer水凝膠的主要缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，在水環(huán)境條件下凝膠容易在邊緣快速溶解，從而縮短了藥物的釋放時(shí)間。為了提高凝膠的穩(wěn)定性，延長藥物的釋放時(shí)間，研究人員分別通過加入添加劑和化學(xué)改性的方法對Poloxamer水凝膠進(jìn)行了研究。例如在Poloxamer407中分別加入不同鹽類、PEG400、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素和右旋苷糖等，改進(jìn)Poloxamer分子在水溶液中的聚集和纏繞狀況，從而延長凝膠對利多卡因、布洛芬的緩釋時(shí)間。然而通過加入添加劑的方法僅改變Poloxamer高分子物理性纏繞，因此對凝膠的穩(wěn)定性的提高是非常有限的。采用交聯(lián)劑，如1-乙基-3-(3-二甲基胺丙烷基)碳二酰亞胺、N-羥基琥珀酰亞胺，將透明質(zhì)酸和Poloxmaer結(jié)合在一起。利用二硫鍵或硅氧烷將多個(gè)Poloxmaer分子鏈接起來，提高分子的鏈長，增加高分子在凝膠中的交聯(lián)和纏繞，從而降低了凝膠在水環(huán)境中的溶解，增強(qiáng)了凝膠的穩(wěn)定性。但到交聯(lián)的Poloxamer水溶液一般粘度比較高，應(yīng)用起來不方便。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對上述Poloxamer水凝膠穩(wěn)定性差，交聯(lián)后溶液粘度明顯升高的現(xiàn)象，提出了一種同時(shí)具有熱敏性和反應(yīng)性的水凝膠材料的制備方法。本發(fā)明所述的同時(shí)具有熱敏性和反應(yīng)性的水凝膠材料，首先是將Poloxamer高分子材料進(jìn)行修飾，使其末端分別接上雙鍵和巰基；Poloxamer末端巰基的修飾經(jīng)過以下過程二硫代二丙酸與二氯亞砜反應(yīng)制備二硫代二丙酰氯；Poloxamer與二硫代二丙酰氯反應(yīng)制備Poloxamer二硫代二丙酰酯；用二硫蘇糖醇將Poloxamer二硫代二丙酰酯中二硫鍵切斷。末端帶有雙鍵的Poloxamer和末端帶有巰基的Poloxamer提純是通過在溶劑中沉淀的方法得到，所選用的溶劑為石油醚、乙醚、石油醚-四氫呋喃混合溶劑或乙醚-四氫呋喃混合溶劑等?；旌先軇┲兴臍溥秽捏w積比例低于50.0%。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是修飾之后的高分子水溶液仍然保持著熱敏性，即在低溫下為流動的液體，升高溫度，發(fā)生溶膠一凝膠轉(zhuǎn)變，形成固態(tài)的水凝膠。這樣，當(dāng)修飾之后的Poloxamer水溶液被注入到體內(nèi)之后，由于溫度的升高，流動的液體變?yōu)楣虘B(tài)的凝膠，同時(shí)在生理環(huán)境下，凝膠內(nèi)部Poloxamer末端基團(tuán)雙鍵和巰基會發(fā)生反應(yīng)，Poloxamer分子之間產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)，交聯(lián)后的凝膠穩(wěn)定性提高，凝膠在水環(huán)境條件下的溶解速度降低。在藥物緩釋方面可以降低藥物的釋放速率，延長藥物的緩釋時(shí)間。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:末端含有雙鍵的Poloxamer高分子的制備下面以Poloxamer188(P188)為例，描述末端含有雙鍵的Poloxamer188(P188A)高分子的制備。將P188粉末置于真空干燥箱內(nèi)，室溫下真空干燥4.0小時(shí)，去除吸附在P188中的微量水份，然后將P188G4.40g，4.0mmol)、三乙胺(1.94g，16.0mmo1)和172.0ml干燥的四氫呋喃(THF)分別加入到250ml的三口瓶中，升高溫度，磁力攪拌，使高分子完全溶解，在70.(TC下緩慢滴加丙烯酰氯(1.74g，16.0mmol),然后在75.0。C下反應(yīng)6.0小時(shí)，反應(yīng)液趁熱離心，除去其中的三乙胺鹽酸鹽。將上清液在420.0ml的石油醚中沉淀，析出固體顆粒，過濾后得到粗產(chǎn)物P188A。將P188A在石油醚-THF(體積比為3:1)混合溶劑中重結(jié)晶，然后在真空干燥箱中干燥24.0小時(shí)，得到最終產(chǎn)物P188A。實(shí)施例2:端基含有巰基的Poloxamer高分子的制備下面以P188為例，描述未端含有巰基的P188(P188SH)高分子的制備。制備過程主要經(jīng)過以下三步二硫代二丙酰氯的制備、Poloxamer188二硫代二丙酸酯(P188SS)的制備、P188SS中二硫鍵的切斷反應(yīng)。(1)二硫代二丙酰氯的制備。分別將二硫代二丙酸(DTDP)(4.20g,20mmol)和二氯亞砜加入到50ml的圓底燒瓶中，磁力攪拌，然后將反應(yīng)液加熱到85.(TC，反應(yīng)4.0小時(shí)，白色的DTDP粉末逐漸溶解，形成黃色透明的液體。反應(yīng)后減壓蒸餾未反應(yīng)的二氯亞砜除掉，得到黃色的二硫代二丙酰氯液體。(2)Poloxamerl88二硫代二丙酸酯(P188SS)的制備。將干燥的P188(17.20g，2.0mmol)、三乙胺(0.97g，8.0mmo1)和86.0ml干燥的THF分別加入到250ml的三口瓶中，升高溫度，磁力攪拌，使P188完全溶解，在70.(TC下緩慢滴加二硫代二丙酰氯(1.97g，8.0mmol)，然后在75.0。C下反應(yīng)6.0小時(shí)，反應(yīng)液趁熱離心，除去其中的三乙胺鹽酸鹽。將上清液在210.0ml的石油醚中沉淀，析出固體顆粒，過濾后得到粗產(chǎn)物P188SS。將P188SS在石油醚-THF(體積比為3:1)混合溶劑中重結(jié)晶，然后在真空干燥箱中干燥24.0小時(shí)，得到最終產(chǎn)物P188SS。(3)P188SS中二硫鍵的切斷反應(yīng)。將DTT加入到10.0wt。/。的P188SS水溶液中，DTT的加入量為P188SS摩爾質(zhì)量的30倍，然后將水溶液調(diào)整到pH7.0，氮?dú)獗Ｗo(hù)，室溫下磁力攪拌4.0小時(shí)，反應(yīng)完全后，將水溶液調(diào)整到pH3.5，然后冷凍干燥，得到P188SH的粗產(chǎn)物。P188SH在石油醚-THF(體積比為3:1)混合溶劑中重結(jié)晶，然后在真空干燥箱中干燥24.0小時(shí)，得到最終產(chǎn)物P188SH，然后將產(chǎn)物放置到-18'C的條件下備用。實(shí)施例3:修飾前、后Poloxamer高分子水溶液的溶膠一凝膠轉(zhuǎn)變溫度的研究將0.5ml的高分子溶液加入到直徑為l.Ocm的試管中，然后將試管放置到恒溫水浴中，升溫速度為0.5'C/min，實(shí)驗(yàn)過程中將試管進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，用以檢測溶膠凝膠的轉(zhuǎn)變。溶膠一凝膠相轉(zhuǎn)變溫度被定義為由流動的液體變?yōu)楣腆w的凝膠所對應(yīng)的溫度。P188、P188A、P188SH和P188A-P188SH混合物(雙鍵/巰基摩爾比=1.5)的溶膠一凝膠轉(zhuǎn)變溫度如表1所示，可以看出，修飾之后P188仍然具有熱敏特性，但是溶膠一凝膠的轉(zhuǎn)變溫度有所上升。表l.溶膠一凝膠轉(zhuǎn)變溫度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例4:修前、后Poloxainer高分子水凝膠穩(wěn)定性研究首先將Poloxamer高分子溶解到pH=3.5的水中，完全溶解后，用10.0wt%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH到7.0，然后將1.5ml溶液注射到直徑為1.Ocm的試管中，升高溫度到37.(TC下，保持1.0小時(shí)后形成了穩(wěn)定的凝膠，加入1.0ml的磷酸鹽緩沖溶液(lmol/L,pH7.4)，每間隔一段時(shí)間，更換新鮮的磷酸鹽緩沖液，同時(shí)記錄試管中凝膠的高度，凝膠的持續(xù)時(shí)間定義為凝膠完全溶解所經(jīng)歷的時(shí)間，通過比較凝膠的持續(xù)時(shí)間長短，可反映出凝膠在水環(huán)境中的穩(wěn)定性。分析發(fā)現(xiàn)，對于P188體系，修飾之后由于P188A和P188SH之間發(fā)生了交聯(lián)，凝膠的持續(xù)時(shí)間為修飾前的3.0-3.5倍。實(shí)施例5:修前、后Poloxamer高分子水凝膠釋放藥物的研究首先將Poloxamer高分子和亞甲基藍(lán)溶解到pH=3.5的水中，完全溶解后，用10.0wtQ/。的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH到7.0，然后將1.5ml溶液注射到直徑為l.Ocm的試管中，升高溫度到37.0'C下，保持l.O小時(shí)后形成了穩(wěn)定的凝膠，加入l.Oml的磷酸鹽緩沖溶液(lmol/L,pH7.4)，每間隔一段時(shí)間，更換新鮮的磷酸鹽緩沖液，用分光光度計(jì)在664.0nm處檢測浸泡后磷酸緩沖溶液的吸光度，測定出亞甲基藍(lán)從凝膠中釋放到磷酸鹽緩沖溶液中的數(shù)量。亞甲基藍(lán)的累計(jì)釋放量與時(shí)間的關(guān)系可以反映出高分子水凝膠對藥物緩釋的能力。表2是亞甲基藍(lán)從修飾前、后P188水凝膠中釋放的比較?？梢钥闯鰜喖谆{(lán)從修飾后P188水凝膠中的釋放速度明顯降低，全部釋放所需時(shí)間為修飾前P188水凝膠所需時(shí)間的2.5倍左右。表2.亞甲基藍(lán)從修飾前、后P188水凝膠中釋放的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1一種具有熱敏性和反應(yīng)性的水凝膠材料，其特征在于將高分子材料Poloxamer末端修飾上巰基和雙鍵，巰基與雙鍵在生理?xiàng)l件下發(fā)生反應(yīng)，使高分子之間產(chǎn)生交聯(lián)；修飾后，修飾后的高分子水溶液仍然保持著反相凝膠的性質(zhì)，低溫下為液態(tài)，升高溫度發(fā)生溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的凝膠。全文摘要一種具有熱敏性和反應(yīng)性水凝膠材料的制備方法，屬于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種在生理?xiàng)l件下可以發(fā)生反應(yīng)的熱敏性高分子水凝膠材料。其特征是將Poloxamer高分子材料進(jìn)行修飾，使其末端分別接上雙鍵和巰基，修飾之后的高分子水溶液仍然保持著熱敏特性，即在低溫下為流動的液體，升高溫度后，發(fā)生溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變，形成固態(tài)的水凝膠。這樣，當(dāng)修飾之后的Poloxamer水溶液被注入到體內(nèi)之后，由于溫度的升高，流動的液體變?yōu)楣虘B(tài)的凝膠，同時(shí)在生理環(huán)境下凝膠內(nèi)部Poloxamer末端基團(tuán)雙鍵和疏基會發(fā)生反應(yīng)，Poloxamer高分子之間發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，交聯(lián)后的凝膠穩(wěn)定性提高，凝膠在水環(huán)境條件下的溶解速度降低，在藥物緩釋方面可以降低藥物的釋放速率，延長藥物的緩釋時(shí)間。文檔編號C08G65/332GK101353475SQ20081011978公開日2009年1月28日申請日期2008年9月9日優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日發(fā)明者黎宋,張紅斌,暉曹,朱思泉,李發(fā)勝,槐楊,洲楊,牛國光,鄭裕東申請人:北京科技大學(xué)