胺类化合物交联剂及其在水凝胶制备方法中的应用 |
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| 申请号 | CN201310395708.7 | 申请日 | 2013-09-03 | 公开(公告)号 | CN103497355A | 公开(公告)日 | 2014-01-08 |
| 申请人 | 臧洪瑞; | 发明人 | 臧洪瑞; 王彤; 吴迪; 张振方; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种胺类化合物交联剂及其在 水 凝胶制备方法中的应用。该胺类化合物交联剂包括一种胺类化合物，或者由多种胺类化合物复配制得。采用该胺类化合物交联剂，通过新型迈克尔加成交联机理，使其交联成三维网络结构，制得水凝胶。通过调节胺类化合物、 聚合物 、 溶剂 三者的比例，可以改变水凝胶的交联 密度 及强度，进而影响水凝胶的溶胀性能。本发明制得的水凝胶对身体无害，对细胞无毒性作用，可以广泛应用于 生物 医学领域，如细胞培养、组织工程、生物活性表面修饰等。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种胺类化合物交联剂，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 胺类化合物交联剂及其在水凝胶制备方法中的应用技术领域[0001] 本发明涉及一种胺类化合物交联剂，同时涉及该胺类化合物交联剂在水凝胶制备方法中的应用，属于高分子材料技术领域。 背景技术[0002] 水凝胶是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定形状，在水中只溶胀不溶解。它的化学性质及物理性质与天然的细胞环境极其相似，并且生物相容性好，在医学、生物、药物等领域有着广阔的应用前景。作为高吸水高保水材料，水凝胶被广泛用于多种领域，如：伤口辅料、隐形眼镜、药物载体等，未来在软组织修复、心脏支架等方面有良好发展空间。 [0003] 水凝胶的种类繁多，应用于生物医学领域的水凝胶大体可以分为天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶。天然的高分子水凝胶包括多糖类（淀粉、海藻酸、透明质酸、壳聚糖等）和多肽类（胶原、聚L-赖氨酸、聚L-谷氨酸等）。合成的高分子水凝胶主要包括聚乙二醇及其衍生物、聚乳酸、聚己内酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸等。 [0004] 水凝胶一般通过物理或化学方式交联制备。在过去三十年内，已经开发了许多交联方式不同的水凝胶。其中比较传统的水凝胶形成方法是逐步聚合，特别是迈克尔共轭加成方法。近年来，人们通过逐步聚合机理研究了水凝胶的形成。其中，巯基与丙烯酸酯基或乙烯基砜基之间的迈克尔加成化学是应用很广泛的方法，可以利用它制备原位的水凝胶。例如，Hubbell等于2003年通过这种交联方法在巯基与丙烯酸酯基摩尔比为1:1的情况下成功制得了PEG基的水凝胶，公开文献参见Vernon，B.;Tirelli，N.;Bachi，T.;Haldimann，D.;Hubbell，J.A.Water-borne，in situ crosslinked biomaterials from phase-segregated precursors.J.Biomed.Mater.Res.A2003，64，447。然而，这种方法存在缺陷，例如合成中巯基有难闻的气味，功能化步骤比较耗时，连有生物分子的硫化物有变性的可能，以及缺乏对网络结构的空间和时间的掌控。 [0005] 最常用的做水凝胶的聚合物有聚乙二醇，聚乙烯醇等。其中聚乙二醇（PEG）作为一种合成型水凝胶的原料，生物相容性好，并且由于其简单柔顺的结构，PEG对细胞粘附及识别有着天然的生物惰性。PEG已通过美国食品与药品管理局（FDA）的认证，在生物、医学、药物等有着广泛的应用。商品化的聚乙二醇有不同的分子量，其结构可以是线性或多臂星型结构，其分子链两端可以被修饰不同的基团，如端基接上不同类型的双键，通过自由基或迈克尔加成进行交联。 发明内容[0006] 本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种新型的胺类化合物交联剂。 [0007] 本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种利用胺类化合物交联剂进行水凝胶制备的方法。 [0008] 为实现上述的发明目的，本发明提供了下述的技术方案： [0009] 一种胺类化合物交联剂，包括一种胺类化合物，或者由多种胺类化合物复配制得。 [0010] 所述胺类化合物具有如下通式： [0011] [0012] 其中R可以为： [0013] [0014] 中的一种或多种。 [0015] 其中较优地，所述胺类化合物交联剂，由氨水和其他的胺类化合物复配制得。 [0017] 上述胺类化合物交联剂在水凝胶制备方法中的应用。 [0018] 一种使用上述胺类化合物交联剂制备的水凝胶。 [0019] 一种水凝胶制备方法，以端基为不饱和双键的聚合物衍生物为原料，加入溶剂及上述胺类化合物交联剂，制得水凝胶。 [0020] 其中较优地，所述聚合物衍生物是水溶性聚合物。 [0021] 其中较优地，所述聚合物衍生物的端基选自乙烯基砜、丙烯酰胺、丙烯腈等不饱和双键。 [0022] 其中较优地，所述溶剂是极性溶剂。 [0023] 其中较优地，所述聚合物衍生物和所述溶剂的质量比在2：1至1:20之间；所述聚合物衍生物与所述胺类化合物交联剂的质量比在100:1至1:5之间。 [0024] 本发明提供的胺类化合物交联剂，选自廉价的胺类化合物，经济性较好。同时，在制备水凝胶的过程中，该胺类化合物可以分解不会产生有毒气体，环保性较好。 [0025] 本发明提供的胺类化合物交联剂可用于制备水凝胶。采用本发明的胺类化合物作为交联剂，通过新型迈克尔加成反应，使其交联成三维网络结构，制得水凝胶。通过调节胺类化合物、聚合物、溶剂三者的比例，可以改变水凝胶的交联密度及强度，进而影响水凝胶的溶胀性能。 [0026] 通过上述制备方法制得的水凝胶的机械性能可控，具有可大量修饰的官能团。该水凝胶对身体无害，对细胞无毒性作用，无免疫反应。因此，由本发明制得的水凝胶将在生物医学领域有重要的应用，例如用于细胞培养、组织工程、生物活性表面修饰、人工晶状体等。 具体实施方式[0027] 下面对本发明提供的胺类化合物交联剂及其在水凝胶制备方法中的应用进行详细说明。 [0028] 本发明所提供的胺类化合物交联剂，包括一种胺类化合物，或者由多种不同的胺类化合物复配制得。上述胺类化合物可以选自氨水及其铵盐，例如选自磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、氨水、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵中的任意一种，可以是各种水溶性的无机或有机胺类化合物以及他们的混合物。较优地，胺类化合物交联剂，可以由氨水和其他的胺类化合物复配制得。当多种胺类化合物复配时，各种胺类化合物的重量比例不受限制，主要通过其共有的氨离子发生作用。在制备水凝胶时，多种胺类化合物可以提前混合均匀，也可以分别添加到用于制备水凝胶的混合溶液中。 [0029] 本发明提供的胺类化合物交联剂具有结构通式[1]所示的结构： [0030] [0031] 其中，R可以为： [0032] [0033] 中的任意一种或多种。 [0034] 本发明提供的胺类化合物交联剂，选自廉价的胺类化合物，经济性较好。同时，该胺类化合物在制备水凝胶的过程中可以分解，不会产生有毒气体，环保性也较好。通过选择一种或几种常见的胺类化合物作为制备水凝胶的交联剂，使得水凝胶的制备体系具有廉价环保的特点。 [0035] 同时，本发明提供了上述胺类化合物交联剂在水凝胶制备方法中的应用。 [0036] 该水凝胶制备方法，以端基为不饱和双键的聚合物衍生物为原料，加入溶剂及上述胺类化合物交联剂，制得水凝胶。 [0037] 在该水凝胶制备方法中，聚合物衍生物的端基可以选自乙烯基砜、丙烯腈、丙烯酰胺等活化双键官能团，也可以选自具有结构通式[2]到[4]中所示的不饱和双键结构的端基： [0038] [0039] [0040] [0041] 在该水凝胶制备方法中，使用的聚合物衍生物的结构可以是线性结构、支化结构或多臂结构中的任意一种。该聚合物衍生物可以是水溶性的全同的、间同的、无规的化合物。聚合物衍生物可以选自分子量在500-100000之间的聚乙二醇，聚丙烯酰胺，聚乙烯醇、聚硅氧烷类等以及透明质酸、壳聚糖、纤维素等所有水溶性良好的天然或合成高分子聚合物。常见的水溶性聚合物的结构通式有： [0042] 聚乙二醇： [0043] [0044] 聚乙烯醇 [0045] [0046] 聚硅氧烷类： [0047] [0048] 透明质酸： [0049] [0050] 壳聚糖 [0051] [0052] 纤维素等 [0053] [0054] 在该水凝胶制备方法中，使用的溶剂可以选自甲醇，乙醇，水，二甲基亚砜，二甲基甲酰胺等极性溶剂。 [0055] 在该水凝胶制备方法中，使用上述聚合物衍生物、胺类化合物交联剂、溶剂，均匀混合制得水凝胶。其中，聚合物衍生物和溶剂的质量比在2：1至1:20之间；聚合物衍生物与胺类化合物交联剂的质量比在100:1至1:5之间。该水凝胶合成系统包括一定量的水溶性的端基为不饱和双键的聚合物衍生物，各种有机或无机胺类衍生物以及他们的混合物、乙醇或水等极性溶剂，均匀混合后，等待一定时间，自发原位交联形成水凝胶。在形成原位水凝胶的过程中，可以通过加热或者增加搅拌速度，加速反应过程。但是，原位水凝胶的形成并不依赖于加热的温度或者搅拌的速度，将混合均匀的溶液在室温下静置一段时间后，也可以观察到获得原位水凝胶。 [0056] 下面通过具体的实施例对使用上述胺类化合物交联剂进行水凝胶制备的方法进行说明。有必要在此指出，以下实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据实施例中的内容作出一些非本质的改进与调整，仍属于本发明的保护范围。 [0057] 实施例1：新型水凝胶的制备 [0058] 4ml试管中，分别加入300mg丙烯酸酯改性的多臂聚乙二醇单体，200mg水和50mg胺类复配物。其中，胺类复配物为磷酸氢二铵和氨水的混合物，磷酸氢二铵和氨水的质量比为20:100。 [0059] 依次将磷酸氢二铵和氨水分别加入丙烯酰胺改性的多臂聚乙二醇单体的水溶液中，将其充分溶解。在30～50℃下磁子搅拌，反应5～30分钟，制得原位水凝胶。 [0060] 实施例2：新型水凝胶的制备 [0061] 采用与实施例1中不同种类的聚合物衍生物制备水凝胶。 [0062] 4ml试管中，分别加入300mg乙烯基砜改性的水溶性聚硅氧烷单体，200mg水，50mg胺类复配物。其中，胺类复配物为磷酸二氢铵/氨水，质量比例为10:100。首先将磷酸二氢铵与氨水混合，制得胺类化合物交联剂，再将该交联剂加入乙烯基砜改性的水溶性聚硅氧烷单体的水溶液中，将其充分溶解，在30～50℃下磁子搅拌，反应5～30分钟，制得原位水凝胶。 [0063] 实施例3：新型水凝胶的制备 [0064] 采用与实施例1中不同种类的胺类化合物制备水凝胶。 [0065] 4ml试管中，分别加入300mg丙烯酰胺改性的多臂聚乙二醇单体，200mg水，50mg胺类复配物，其中，胺类复配物为碳酸氢铵/氨水，质量比例为5:100。充分溶解后，在30～50℃下磁子搅拌，反应5～30分钟，制得原位水凝胶。 [0066] 实施例4：新型水凝胶的制备 [0067] 采用与实施例1中不同种类的溶剂制备水凝胶。 [0068] 4ml试管中，分别加入300mg丙烯酰胺改性的多臂聚乙二醇单体，200mg乙醇，60mg胺类复配物，其中，胺类复配物为磷酸氢二铵/氨水，质量比例为10:100。在30～50℃下磁子搅拌，反应5～30分钟，制得原位水凝胶。 [0069] 实施例5：新型水凝胶的制备 [0070] 采用与实施例1中不同比例的溶剂。 [0071] 4ml试管中，分别加入300mg丙烯酰胺改性的多臂聚乙二醇单体，400mg水，60mg胺类复配物，其中，胺类复配物为磷酸二氢铵/氨水，质量比例为5:100。在30～50℃下磁子搅拌，反应5～30分钟，制得原位水凝胶。 [0072] 实施例6：新型水凝胶的制备 [0073] 采用与实施例1中不同结构的聚合物单体制备水凝胶。 [0074] 4ml试管中，分别加入300mg乙烯基砜改性的线性聚乙二醇单体，200mg水，60mg胺类复配物，其中胺类复配物为磷酸铵/氨水，质量比例为2.5:100。在30～50℃下磁子搅 |
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