本發(fā)明屬于高分子材料領域，涉及一種新型聚乙二醇水凝膠微球及其方法，尤其涉及一種直接使用羥基封端聚乙二醇制備水凝膠微球的方法。

技術背景

高分子水凝膠材料由于良好的親水特性和優(yōu)越的生物相容性，在生物醫(yī)藥領域有著廣闊的應用前景。水凝膠微球是近幾年發(fā)展的新劑型，可以提高藥物的穩(wěn)定性，并對藥物有緩釋的作用，引起了人們的廣泛關注。

聚乙二醇(PEG)由于其生物相容性好，對細胞粘附及識別有著天然的生物惰性而被廣泛應用于水凝膠的制備?，F(xiàn)有的制備PEG水凝膠微球的方法存在以下問題：首先，聚乙二醇羥基反應活性差，制備PEG水凝膠微球通常采用PEG衍生物反應；其次，聚乙二醇水凝膠微球的親疏水性調節(jié)困難，水凝膠藥物釋放性能常常需要通過反應物的改變來調節(jié)。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有的聚乙二醇水凝膠微球制備方法中均需要使用聚乙二醇衍生物的問題，本發(fā)明首先提供一種新的聚乙二醇水凝膠微球的制備方法，該方法包括如下步驟：

(1)反相溶劑預乳化；

(2)在催化劑存在條件下，將聚乙二醇，多元醇和二乙烯基砜組成的混合反應物均勻分散在步驟(1)所制備的溶劑中，攪拌反應后去除溶劑；

(3)產(chǎn)物透析。

上述方法直接以羥基封端聚乙二醇為起始原料，以二乙烯基砜為交聯(lián)劑，加入多元醇形成網(wǎng)絡結構，催化條件下室溫反應，用反相乳液聚合法制備得到目標的聚乙二醇水凝膠微球。該方法直接采用羥基封端聚乙二醇催化反應制備水凝膠微球，一步室溫反應，無需衍生化，方便快捷；聚乙二醇水凝膠微球的親疏水性可以直接通過投料中多元醇含量來調節(jié)，從而達到藥物釋放速率的調節(jié)。

當然，本發(fā)明也提供通過上述方法值得的聚乙二醇水凝膠微球。這些水凝膠微球主要分布在10～50μm，分布較窄。

另外，上述本發(fā)明所述的聚乙二醇水凝膠微球，可描述為通式I的骨架結構：

該結構通式I中，m，n均為不小于3的整數(shù)。

在該聚乙二醇水凝膠微球的骨架結構中，源自原料中聚乙二醇的結構單元構成的鏈狀結構，源于原料多元醇的結構單元構成了產(chǎn)物的網(wǎng)絡結構。這些結構使得本發(fā)明的聚乙二醇水凝膠微球具有相當優(yōu)異的可控性，因而在生物、醫(yī)藥等領域具有優(yōu)良的應用前景。

附圖說明

本發(fā)明附圖4幅，用于對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。

圖1是聚乙二醇水凝膠微球的掃描電鏡照片。

圖2是聚乙二醇水凝膠微球的顯微照片。

圖3是包裹尼羅紅的聚乙二醇水凝膠微球熒光顯微鏡照片。

圖4是聚乙二醇水凝膠微球尼羅紅釋放曲線。

具體實施方式

本發(fā)明首先提供一種聚乙二醇水凝膠微球的制備方法，包括如下步驟：

(1)反相溶劑預乳化；

(2)在催化劑存在條件下，將聚乙二醇，多元醇和二乙烯基砜組成的混合反應物均勻分散在步驟(1)所制備的溶劑中，攪拌反應后去除溶劑；

(3)產(chǎn)物透析。

上述方法中，步驟(2)中條件參數(shù)的控制是本發(fā)明的重要因素。具體實施方式中，其中所述的聚乙二醇為羥基封端的聚乙二醇，無需進一步衍生化，具有通式i的結構，聚合度n≥3。優(yōu)選聚乙二醇聚合度6≤n≤150。

另一方面，所述的多元醇選自丙三醇、丁四醇、聚乙烯醇、多臂聚乙二醇或透明質酸。優(yōu)選丙三醇，丁四醇，聚乙烯醇和多臂聚乙二醇。

進一步的具體實施方式中，上述方法中步驟(2)的混合反應物由聚乙二醇、多羥基化合物和二乙烯基砜按照摩爾比x:y:z組成，其中0.1≤x:y≤10，z≥0.5(x+y)。優(yōu)選地，所述的原料物組成描述中，0.2≤x:y≤5，x+y≤z≤2(x+y)。

再一方面，上述方法中步驟(2)攪拌反應步驟在20～50℃條件下進行；攪拌速度1000～1500rpm；反應時間24～48h。

另一具體的實施方式中，上述方法中步驟(1)中述及的反相溶劑選自環(huán)己烷、煤油和石油醚。優(yōu)選環(huán)己烷。所述的反相溶劑與混合反應物的質量比是9:1～20:1。優(yōu)選10:1～15:1。對反相溶劑的乳化反應以span 80、Tween 80或曲拉通X100為乳化劑對反相溶劑進行；其中，乳化劑用量相對于反相溶劑的質量分數(shù)為4～10％；乳化的溫度30～40℃；乳化時間優(yōu)選5～25min。

又一具體的實施方式中，上述本發(fā)明的方法中所述的催化劑選自4-二甲氨基吡啶、三苯基膦和三異丙基膦。優(yōu)選4-二甲氨基吡啶或三苯基膦。催化劑用量相對于二乙烯基砜的摩爾分數(shù)的2～15％。優(yōu)選5％～10％。

上述方法最為優(yōu)選的具體實施方式中，所述方法包括如下步驟：

(1)反相溶劑預乳化：將乳化劑加入環(huán)己烷中，30～40℃條件下攪拌5～25min使溶劑預乳化；乳化劑選自span 80、Tween 80或曲拉通X100；乳化劑用量為環(huán)己烷體積的4～10％；

(2)將催化劑加入步驟(1)制得的溶劑并使其分散；所述的催化劑是4-二甲氨基吡啶或三苯基膦；催化劑質量為混合反應物的5～10％；

(3)將聚乙二醇、多元醇和二乙烯基砜組成的混合反應物分散在步驟(2)所制得的體系中，20～50℃條件下，1000～1500rpm攪拌反應24～48h；

(4)去除溶劑，透析。

下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明，這些實施例不應當被理解為對本發(fā)明任意形式的限定。無特殊限定，具體實施例中以六聚乙二醇為聚乙二醇原料，甘油為多元醇原料，4-二甲氨基吡啶為催化劑。

實施例1

向圓底燒瓶中加入36ml環(huán)己烷，并加入1.02g span80和0.677g Tween 80，溫度升溫為40℃，控制攪拌速度為400rpm，預乳化10min，加入0.097g 4-二甲氨基吡啶并攪拌15min。

稱取0.56g六聚乙二醇(2mmol)、0.96g二乙烯基砜(8mmol)、0.37g甘油(4mmol)，將反應物混合均勻后加入恒壓滴加漏斗中，以10滴/分鐘的速度將反應物滴加環(huán)己烷中，攪拌速度升為1400rpm，反應12h，得到乳白色溶液。

將乳白色溶液離心，棄去上清液，分別用環(huán)己烷、無水乙醇、去離子水洗滌，得到白色固體。將白色固體透析后冷凍干燥，得到聚乙二醇水凝膠微球粉末，并用掃描電子顯微鏡觀測其形貌，如圖1所示。由圖可知，得到的聚乙二醇水凝膠微球呈現(xiàn)球狀。

實施例2

向圓底燒瓶中加入36ml環(huán)己烷，并加入1.02g span80和0.677g Tween 80，溫度升溫為40℃，控制攪拌速度為400rpm，預乳化10min，加入0.21g 4-二甲氨基吡啶并攪拌15min。

稱取0.56g六聚乙二醇(2mmol)、2.06g二乙烯基砜(17mmol)、0.92g甘油(10mmol)，將反應物混合均勻后加入恒壓滴加漏斗中，以10滴/分鐘的速度將反應物滴加環(huán)己烷中，攪拌速度升為1400rpm，反應12h，得到乳白色溶液。

將乳白色溶液離心，棄去上清液，分別用環(huán)己烷、無水乙醇、去離子水洗滌，得到白色固體。將白色固體透析后分散在離子水中得到穩(wěn)定的聚乙二醇水凝膠微球，使用濾網(wǎng)過濾后顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)均勻的球狀(圖2)，其平均粒徑為15μm，多分散系數(shù)PDI為0.25(n＝100)。

實施例3

聚乙二醇微球的藥物釋放應用

按照實施例2所述的方法分別制備六聚乙二醇和甘油摩爾比例為1:3和1:4的聚乙二醇水凝膠微球。取3mg尼羅紅置入25ml容量瓶中，加入丙酮使其溶解，得到0.12mg/ml尼羅紅丙酮溶液。取30mg聚乙二醇水凝膠微球置入小瓶中，加入200μl尼羅紅丙酮溶液、10ml去離子水，攪拌一段時間，吹干丙酮。得到包裹尼羅紅的聚乙二醇水凝膠微球溶液，熒光顯微鏡下觀察如圖3所示。在藍色光激發(fā)，紅色熒光觀察發(fā)現(xiàn)聚乙二醇水凝膠微球呈現(xiàn)紅色，表明尼羅紅包埋在水凝膠為求中。

取上述聚乙二醇水凝膠微球溶液各1.5ml于離心管中，37℃孵育。每隔24h，取200μl于96孔板中，放入酶標儀中測其熒光強度，激發(fā)波長為540nm，發(fā)射波長為650nm。測得的熒光強度變化曲線如圖4所示。由圖可知，甘油含量高的聚乙二醇水凝膠微球降低更緩慢，表明其藥物釋放速率釋放緩慢。該結果表明通過調節(jié)聚乙二醇水凝膠微球中的甘油含量可以調控藥物釋放速率。