专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
申请号 | CN202410360880.7 | 申请日 | 2024-03-27 |
公开(公告)号 | CN118772616A | 公开(公告)日 | 2024-10-15 |
申请人 | 重庆金赛星医疗科技有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 周翔君; 赵笑寒; 张锋; 房劬; 王思勤; 金磊; | 第一发明人 | 周翔君 |
权利人 | 重庆金赛星医疗科技有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 重庆金赛星医疗科技有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份:重庆市 | 城市 | 当前专利权人所在城市:重庆市九龙坡区 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:重庆市九龙坡区高新区金凤镇凤笙路53号1号楼第3层 | 邮编 | 当前专利权人邮编:401329 |
主IPC国际分类 | C08L71/02 | 所有IPC国际分类 | C08L71/02 ; C08J3/24 ; C08J3/075 ; C08L5/08 ; C08K5/092 ; A61K8/73 ; A61K8/86 ; A61K8/04 ; A61K47/36 ; A61K9/06 ; A61K45/00 ; A61Q19/00 ; A61Q19/02 ; A61Q19/08 ; A61L27/20 ; A61L27/50 ; A61L27/54 ; A61P17/16 ; A61P17/18 ; A61P3/04 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 11 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 北京市道可特律师事务所 | 专利代理人 | 刘元霞; |
摘要 | 本 发明 提供一种双交联多糖 聚合物 ,其为下述四种物质的交联聚合物:羧基封端多臂PEG或其衍 生物 中的至少一种;羟基封端多臂PEG或其衍生物中的至少一种;多糖或其衍生物和多元酸;所述交联聚合物中的交联基团为分子间OH与COOH反应得到的酯键。所述双交联多糖聚合物纯净合成,不添加交联剂:酯化交联,不添加任何催化剂,生物安全性高,能同时兼具优异的 力 学性能与吸 水 保水性能。形成的三维网状结构更容易形成多官能团(羟基和羧基),可与各种生物活性因子(例如外泌体、ECM)进行结合,进行均质结合,形成具再生功能的水凝胶。 | ||
权利要求 | 1.一种双交联多糖聚合物,其特征在于,其为下述四种物质的交联聚合物: |
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说明书全文 | 双交联多糖聚合物、含有所述聚合物的水凝胶及其制备方法与应用 [0001] 本申请要求以下在先申请的优先权:2023年03月28日向中国国家知识产权局提交的专利申请号为2023103144579,发明名称为“双交联多糖聚合物、含有所述聚合物的再生水凝胶及其制备方法与应用”的在先申请。该在先申请的全文通过引用的方式结合于本申 请中。 技术领域[0002] 本发明属于功能材料技术领域,具体涉及一种双交联多糖聚合物、含有所述聚合物的水凝胶及其制备方法与应用。 背景技术[0003] 水凝胶材料由于具有内在的生物相容性、高吸水性、可注射性以及与天然细胞外基质结构相似等优异性质,在药物释放以及软骨、神经、血管、皮肤、喉管等组织工程中表现出良好的应用前景,近年来已在生物医用领域受到广泛关注。透明质酸(HA)是一种由D‑葡萄糖醛酸和N‑乙酰‑D‑氨基葡萄糖为双糖单位组成的直链高分子多糖,含有自由羧基和羟基,可在温和条件下进行改性,目前在水凝胶材料的有关应用中备受青睐。 [0004] 现有技术中,透明质酸的改性与交联方法均需引入交联剂或者催化剂,这些交联剂和催化剂具有一定的毒性和较差的生物相容性。通过这种方式交联的透明质酸会随着时 间推移逐渐降解,从而将交联剂释放出来,如应用在植入器械中则会进入人体,造成各种炎症或者不良反应。如在皮肤填充领域中,有证据表明90%以上交联透明质酸类产品的不良 反应都是由于交联剂,如1,4‑丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)的毒性引发的。一些化合物可以促进交联,例如BDDE(Juvederm、Restylane、Princess)、二乙烯基砜(Captique、Hylaform、Prevelle)或二环氧辛烷(Puragen)。然而,BDDE的环氧基团在与HA反应后会被中和,因此在产品中可能只发现痕量未反应的BDDE(<百万分之二)。同时,为了增加产品的亲水性,一些制造商还会在透明质酸类产品中添加其他化合物,例如葡聚糖或甘露醇。这些添加剂中的 每一种都可能成为刺激免疫反应的抗原。因此,使用生物相容性高、无细胞毒性的原料对HA进行纯净改性是势在必行的。 [0005] 另一方面,大部分改性的透明质酸是通过无规交联形成的大分子,其力学性能普遍不高且降解时间不稳定;目前通常通过宏观的力学性反映水凝胶的交联程度。通常情况 下,交联度越高,力学性能越好,但同时交联度越高,其吸水/溶胀能力会大大降低,因此在形成一个稳定的三维网状结构的前提下(即保持合理的力学性能),同时保持较高的吸水、 保水的性能至关重要。 [0006] 最后,现有的交联水凝胶很难与生物因子(如胶原蛋白、细胞外基质、外泌体等)复合,因为其致密的交联网络导致很多蛋白难以缠绕与耦合,因此,传统水凝胶体系反而会抑制生长因子的释放。 [0007] 因此,需要一种新型水凝胶材料以解决上述应用中的问题。 发明内容[0008] 为解决上述技术问题,本发明提供一种新型的双交联多糖聚合物及制备方法与应用;同时提供了一种含有上述聚合物的水凝胶以及其制备方法与应用。 [0009] 本发明的技术方案如下: [0010] 一种双交联多糖聚合物,其为下述四种物质的交联聚合物: [0011] 第一种物质:羧基封端多臂PEG或其衍生物中的至少一种; [0012] 第二种物质:羟基封端多臂PEG或其衍生物中的至少一种; [0013] 第三种物质:多糖或其衍生物; [0014] 第四种物质:多元酸; [0015] 所述交联聚合物中的交联基团为分子间OH与COOH反应得到的酯键。 [0016] 根据本发明的实施方案,所述双交联多糖聚合物中包括子交联结构A、子交联结构B、以及子交联结构A和子交联结构B再交联和/或缠绕而形成的交联结构C; [0017] 其中,子交联结构A为上述第一种物质与第三种物质通过酯键形成的交联网络结构; [0018] 子交联结构B为上述第二种物质与第四种物质通过酯键形成的交联网络结构。 [0019] 根据本发明的实施方案,所述第二种物质和第四种物质的交联可以形成兼具羟基与羧基的中间产物M。 [0020] 根据本发明的实施方案,子交联结构A中,多糖或其衍生物单体的数量小于等于羧基封端多臂PEG或其衍生物的臂数,也即,羧基封端多臂PEG或其衍生物上的全部或部分 COOH与多糖或其衍生物单体之间形成了酯键。 [0021] 根据本发明的实施方案,中间产物M中,多元酸在羟基封端多臂PEG或其衍生物上的取代度小于等于羟基封端多臂PEG或其衍生物的臂数,也即,羟基封端多臂PEG或其衍生 物上全部或部分OH与多元酸之间形成了酯键。 [0022] 根据本发明的实施方案,多臂PEG包括但不限于二臂PEG、三臂PEG、四臂PEG、五臂PEG、六臂PEG、七臂PEG、八臂PEG、九臂PEG、十臂PEG、十一臂PEG、十二臂PEG、十三臂PEG、十四臂PEG、十五臂PEG、十六臂PEG以及其衍生物等。优选地,所述多臂PEG为四臂PEG或八臂PEG。最优选地,为八臂PEG。例如为羟基封端八臂PEG或羧基封端八臂PEG。 [0023] 根据本发明的实施方案,多糖或其衍生物可以是透明质酸或其衍生物、纤维素或其衍生物、海藻酸或其衍生物、淀粉或其衍生物、果胶或其衍生物、肝素或其衍生物、软骨素或其衍生物、壳聚糖或其衍生物、糖胺聚糖或其衍生物、石莼聚糖或其衍生物、墨角藻聚糖或其衍生物、角叉菜多糖或其衍生物等中的至少一种。优选地,所述多糖或其衍生物是透明质酸及其钠盐、锌盐等衍生物。优选地,所述多糖或其衍生物的重均分子量在2万‑200万之间,优选地,在5‑150万之间。最优选地,所述多糖或多糖衍生物的分子量为30‑150万(Da)。 [0024] 在一些具体的实施方案中,子交联结构A为羧基封端八臂PEG的所有羧基都被透明质酸的单体取代所形成的结构,具体结构如下所示: [0025] [0026] 优选地,所述多元酸的羧基数量大于等于2,例如为二元酸、三元酸或四元酸。优选地,可以是酒石酸、苹果酸、柠檬酸、草酸、丁二酸、顺丁烯二酸、邻苯二甲酸、戊二酸、己二酸、丁烷四羧酸等;最优选地,为柠檬酸。 [0027] 在一些具体的实施方案中,子交联结构B为羟基封端八臂PEG有4个羟基被柠檬酸取代所形成的中间产物M,其结构式如下所示: [0028] [0029] 在一些具体的实施方案中,所述双交联多糖聚合物为中间产物M继续与子交联结构A中多糖或其衍生物上剩余的羟基通过酯化反应进行交联得到,和/或中间产物M与子交 联结构A进行交联或缠绕得到。其中,中间产物M中活性羧基的个数为n,与中间产物M交联的透明质酸单体数量小于等于n,也即,需控制所得交联多糖聚合物的分子链上有富余的羟 基。优选的,中间产物M的每条被柠檬酸所取代的臂上有一个羧基与子交联结构A中的HA发 生交联。 [0030] 在一个具体的实施方案中,中间产物M与子交联结构A交联形成的三维网状结构如下所示: [0031] [0032] 在一些具体的实施方案中,所述双交联多糖聚合物为羧基封端的八臂PEG,柠檬酸,羟基封端的八臂PEG及透明质酸通过分子间OH与COOH反应得到的酯键交联形成的聚合 物,且所述聚合物上有未反应的羟基。 [0033] 优选地,所述羧基封端的八臂PEG的分子量为5000Da~25000Da,例如10000Da~20000Da,如为5000Da、10000Da、20000Da、25000Da。 [0034] 优选地,所述羟基封端的八臂PEG的分子量为5000Da~25000Da,例如10000Da~20000Da,如为5000Da、10000Da、20000Da、25000Da。 [0035] 在一些具体的实施方案中,所述双交联多糖聚合物为羧基封端的八臂PEG,柠檬酸,羟基封端的八臂PEG及透明质酸通过分子间OH与COOH反应得到的酯键交联形成的聚合 物,且所述聚合物上有未反应的羟基; [0036] 其中,羧基封端的八臂PEG的分子量为5000~25000Da,羟基封端的八臂PEG的分子量为5000~25000Da,透明质酸的分子量为1300000Da;羟基封端的八臂PEG,柠檬酸,羧基封端的八臂PEG及透明质酸的质量比为(0.5~2.5):(0.5~2.5):1:(3~15),例如(0.5~2): (0.5~2):1:(4~12)或(0.5~1.5):(0.5~1.5):1:(4~12),如为0.5:0.5:1:(5~10)、1: 1:1:(5~10)、0.67:0.67:1:(5~10)、0.5:1:1:(5~10)或1:0.5:1:(5~10)。 [0037] 在一些具体的实施方案中,所述双交联多糖聚合物为羧基封端的八臂PEG,柠檬酸,羟基封端的八臂PEG及透明质酸通过分子间OH与COOH反应得到的酯键交联形成的聚合 物,且所述聚合物上有未反应的羟基; [0038] 其中,羧基封端的八臂PEG的分子量为10000Da,羟基封端的八臂PEG的分子量为10000Da,透明质酸的分子量为1300000Da;羟基封端的八臂PEG,柠檬酸,羧基封端的八臂PEG及透明质酸的质量比为(0.5~2.5):(0.5~2.5):1:(3~15),例如为(0.5~2):(0.5~ 2):1:(4~12)或(0.5~1.5):(0.5~1.5):1:(4~12),如为0.5:1:1:3.75。 [0039] 本发明提供了一种新型的双交联多糖聚合物,其由如下原料制备而成: [0040] (1)羧基封端的八臂PEG;(2)羟基封端的八臂PEG;(3)透明质酸;(4)柠檬酸。 [0041] 在一些具体的实施方案中,羧基封端的八臂PEG的分子量为5000‑10000Da,羟基封端的八臂PEG的分子量为5000‑10000Da,透明质酸的分子量为1300000Da。 [0042] 在一些具体的实施方案中,羟基封端的八臂PEG,柠檬酸,羧基封端的八臂PEG及透明质酸的质量比为1:(1~3):(1~3):(3~15),例如为1:(1.5~2.5):(1.5~2.5):(5~10),如为1:2:2:7.5。 [0043] 在一些具体的实施方案中,羟基封端的八臂PEG,柠檬酸,羧基封端的八臂PEG及透明质酸的质量比为(1~4):(1~3):(1~4):(6~8),例如为(1~2):(1.5~2.5):(1.5~2.5):7.5,如为1:2:2:7.5。 [0044] 根据本发明的实施方案,所述双交联多糖聚合物由如下原料制备而成: [0045] (1)羧基封端的八臂PEG;(2)羟基封端的八臂PEG;(3)透明质酸;(4)柠檬酸;所述羧基封端的八臂PEG的分子量为10000Da,羟基封端的八臂PEG的分子量为10000Da,透明质酸的分子量为1300000Da; [0046] 所述羟基封端的八臂PEG,柠檬酸,羧基封端的八臂PEG及透明质酸的质量比为1:(1~3):(1~3):(3~15),例如为1:(1.5~2.5):(1.5~2.5):(5~10),如为1:2:2:7.5。 [0047] 本发明还提供如上所述双交联多糖聚合物的制备方法,所述方法包括如下步骤: [0048] a)溶解:将羟基封端的多臂PEG或其衍生物、羧基封端的多臂PEG或其衍生物与多元酸,以及多糖或其衍生物加入水中溶解; [0049] b)交联:羟基封端的多臂PEG或其衍生物、羧基封端的多臂PEG或其衍生物,多元酸与多糖或其衍生物通过酯化反应产生交联,形成所述双交联多糖聚合物。 [0050] 根据本发明的实施方案,所述反应步骤a)可以包含多种处理方式,如搅拌,升温,均质等。 [0052] 根据本发明的实施方案,所述反应步骤a)可以包含子步骤a1和a2: [0053] a1:先将羟基封端的多臂PEG与多元酸一起溶解,溶解温度为15‑60摄氏度,溶解时间为1‑24h; [0054] a2:将步骤a1得到的产物继续与羧基封端的多臂PEG、多糖或其衍生物一起溶解。 [0055] 所述反应步骤a2可以进一步包括:一方面将a1得到的产物与羧基封端的多臂PEG或其衍生物一起溶解,一方面将多糖或其衍生物加入水中进行溶解,再将两者所得的溶液 混合后继续溶解。 [0056] 根据本发明的实施方案,所述反应步骤b)的交联反应温度为40‑150摄氏度,时间为1‑24h。 [0057] 根据本发明的实施方案,所述反应步骤a)与反应步骤b)之间还可以包括:将溶解后的溶液在15‑60摄氏度油浴锅中均质的同时,进行脱水,得到粘度更大的水溶液。 [0058] 根据本发明的实施方案,所述反应步骤b)后还可以包括:将所得的产物用水反复冲洗,洗掉多余残留的单体。 [0060] 根据本发明的实施方案,所述多糖或其衍生物与羟基封端的多臂PEG或其衍生物的质量比为50‑98:50‑2,优选的,可以是98:2,97:3,96:4,95:5,94:6,93:7,92:8,91:9,90: 10,85:15,80:20,75:25,70:30,65:35,60:40,55:45或50:50。 [0061] 根据本发明的实施方案,所述多糖或其衍生物与羧基封端的多臂PEG或其衍生物的质量比为30‑98:70‑2,优选的,可以是98:2,97:3,96:4,95:5,94:6,93:7,92:8,91:9,90: 10,85:15,80:20,75:25,70:30,65:35,60:40,55:45或50:50。 [0062] 根据本发明的实施方案,所述多糖或其衍生物与多元酸的质量比为50‑98:50‑2,优选的,可以是98:2,97:3,96:4,95:5,94:6,93:7,92:8,91:9,90:10,85:15,80:20,75:25,70:30,65:35,60:40,55:45或50:50。 [0063] 根据本发明的实施方案,多糖或其衍生物与a)步骤中所加入的所有水的质量比为0.01‑20%,优选的,为0.1‑10%,更优选的为0.5‑5%。 [0064] 本发明还提供一种水凝胶,其包括上述的双交联多糖聚合物、生物活性因子和水。 [0065] 根据本发明的实施方案,所述水凝胶是可再生的、即是一种可再生水凝胶。 [0066] 根据本发明的实施方案,所述水凝胶为所述双交联多糖聚合物与生物活性因子在含水介质中通过生物活性因子吸附、缠绕作用形成的水凝胶。 [0067] 根据本发明的实施方案,所述含水介质为DI水,生理盐水或细胞培养液等。 [0068] 根据本发明的实施方案,所述双交联多糖聚合物与生物活性因子的质量比为1:1‰‑20‰,优选为1:1‰‑5‰。 [0069] 根据本发明的实施方案,所述生物活性因子选自胶原蛋白、细胞外基质(ECM)、非胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白聚糖、氨基聚糖、层粘连蛋白、纤连蛋白、外泌体、高浓度血小板血浆(PRP)、表皮生长因子(EGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、转化生长因子β(TGF‑β)、成纤维细胞生长因子(FGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、肝细胞生长因子、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM‑CSF)、结缔组织生长因子(CTGF)、氨基酸等中的一种或多种。 [0070] 根据本发明的实施方案,所述生物活性因子还可以包括活性多糖:如香菇多糖、槐耳多糖、魔芋葡甘聚糖、壳聚糖等中的至少一种;还可以包括功能性低聚糖和/或功能性单双糖:如低聚果糖、低聚木糖、低聚纤维糖等中的至少一种;还可以包括功能性脂类:如ω‑3多不饱和脂肪酸、ω‑6多不饱和脂肪酸、亚油酸、α‑亚麻酸、卵磷脂等中的至少一种;还可以包括糖醇类:如木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇、赤藓糖醇等;还可以包括多糖类:如果胶、粗纤维素、膳食纤维、褐藻胶等中的至少一种;还可以包括维生素和维生素类似物:如水溶性维生素、脂溶性维生素、生物类黄酮等中的至少一种;还可以包括植物活性成分:如皂苷、生物碱、萜类化合物、有机硫化物等中的至少一种;还可以包括活性菌类,如益生菌。 [0071] 本发明还提供如上所述水凝胶的制备方法,所述方法包括: [0072] 将生物活性因子与如上所述双交联多糖聚合物在含水介质中进行复合,通过生物活性因子吸附、缠绕作用,形成所述水凝胶。 [0073] 在一些实施方案中,所述含水介质的定义同前。 [0074] 在一些实施方案中,所述方法具体包括:将生物活性因子活化并溶解在水中,在15‑50摄氏度下搅拌,转速为10‑1000rpm,搅拌结束后进行均质,再加入所述双交联多糖聚合物分散,均质,得到所述水凝胶。 [0075] 在一些实施方案中,加入所述双交联多糖聚合物分散后的均质时间为1‑24h。具体的,均质后,还包括:使用去离子水冲洗,并在10‑50摄氏度下真空烘干,干燥时间为1‑48h。 [0076] 本发明还进一步提供一种组合物,其包含所述双交联多糖聚合物或所述水凝胶中的至少一种。 [0077] 在一些具体实施方式中,该组合物还可以包含辅料。 [0079] 本发明还进一步提供一种制剂,所述制剂可以是片剂、胶囊剂、粉剂、散剂、冲剂、糖浆、凝胶、混悬液、分散片、咀嚼片、泡腾剂、胶丸剂、颗粒剂、缓控释制剂、注射液、透皮吸收制剂等中的一种,所述制剂的活性成分包括所述双交联多糖聚合物、所述水凝胶、或所述组合物的至少一种。 [0080] 本发明还进一步提供所述双交联多糖聚合物、所述水凝胶、或所述组合物中的至少一种的用途,其可以是药品、药品辅料、医疗器械、化妆品、化妆品原料、护肤品、护肤品原料、女性护理用品、日用品、食品、食品添加剂、膳食补充剂、保健品、代餐、膳食补充剂、兽用药品、兽用食品、兽用医疗器械、兽用护理用品等,也可以是工业制品。 [0081] 本发明还进一步提供所述双交联多糖聚合物、所述水凝胶、或所述组合物中的至少一种在制备用于组织再生、组织修复、组织填充、伤口护理、防组织粘连、术后护理、去皱、整容、医学美容、生活美容、抗衰老、美白护肤、头皮护理、植发、生发、退热、润滑等的制品中的应用。 [0082] 所述双交联多糖聚合物、所述水凝胶、或所述组合物中的至少一种在制备用于体重超标所相关的疾病的预防和治疗的药品中的应用。在一些具体实施方式中,所述体重超 标所相关的疾病可以包括超重、肥胖症、糖尿病前期、糖尿病、高胆固醇血症、高血压、心脑血管疾病、便秘、骨关节炎、痛风、呼吸暂停综合征、不孕、月经紊乱、排卵异常、激素水平异常等。 [0083] 在一些具体实施方式中,适合的剂量可以包含经计算的预定量的所述双交联多糖聚合物、所述含双交联多糖聚合物的水凝胶、或所述组合物的至少一种,以与所需的载体结合产生希望的预防或治疗或改善效果。本领域的医务技术工作者基于本领域熟知的患者特 征,如年龄、体重、性别、病症、并发症、其他疾病等可以确定治疗有效量。 [0084] 有益效果: [0085] 1.纯净合成:本发明的双交联多糖聚合物的原料采用PEG以及其衍生物、多元酸(如柠檬酸CA)、多糖(如透明质酸HA),原料的生物安全性经过多年的验证,已应用在多种植入级医疗器械中,生物安全性经过保证。 [0086] 2.本发明的双交联多糖聚合物制备过程中不添加任何交联剂或者催化剂,绿色环保。 [0087] 3.由于常规单链PEG分子量低,很难均匀地分散在多糖大分子(如透明质酸HA)的内部进行交联,故而交联度普遍不高。而本申请的双交联多糖聚合物采用多臂PEG,通过多个支链以及多官能团的结构,使水凝胶更容易形成三维网络结构。 [0088] 多糖(例如HA)富含多种羟基和羧基,但其羟基活性更高。但是PEG的官能团为羟基,很难与多糖(例如HA)进行反应,因此考虑在多臂PEG引入羧基官能团。本发明采用羧基封端的多臂PEG作为交联剂,与多糖(例如HA)反应形成结构主体框架,羧基封端的多臂PEG 可以进一步提高PEG的反应活性,在提高交联度的同时也更容易形成三维的网状结构。但上述交联反应形成的多糖(例如HA)水凝胶由于羧基占比较高且随着交联度的增加,交联水凝 胶的吸水性能会随之降低,为了在保持高交联度的同时使水凝胶的吸水性能不下降,同时 考虑引入羟基封端的多臂PEG。多羟基基团加上交联水凝胶中多糖(例如HA)单体富余的羟 基基团,可以使水凝胶拥有优异的吸水性能。但由于羟基封端的多臂PEG活性较低,难以与羧基封端PEG+多糖(例如HA)的主体框架连在一起形成完美的交联网络,导致一定量的多臂 PEG游离在体系外或分散不均匀,于是本发明使用多元酸(如柠檬酸)作为羟基封端的多臂 PEG与多糖(例如HA)之间的连接单元,形成了双交联体系的多糖(例如HA)水凝胶。该双交联体系既大大增加水凝胶的吸水性能,同时也进一步提升了整个水凝胶体系的交联度,改善 了水凝胶的力学性能。 [0089] 最后,本发明双交联体系的水凝胶具有大量的富余羟基基团,可以更好的保证其与富含蛋白质的再生组分的耦合、缠绕与吸附。因此,可以作为载体与再生功能组分(例如ECM/外泌体、胶原蛋白等)形成分散性良好的再生水凝胶,具有优异的组织再生与修复功 能。 [0090] 综上,本发明的双交联多糖聚合物具有如下优势: [0091] 1.纯净合成,不添加交联剂:酯化交联,不添加任何催化剂,生物安全性高。 [0092] 2.性能优异:双交联体系能同时兼具优异的力学性能与吸水保水性能。 [0095] 图2为实施例8及其他实施例储能模量测试结果对比图。 [0096] 图3为部分实施例、对比例、对照组的损耗模量测试结果对比图。 [0097] 图4为实施例8及其他实施例损耗模量测试结果对比图。 [0098] 图5为部分实施例、对比例、对照组的粘度测试结果对比图。 [0099] 图6中a为实施例8及其他实施例粘度测试结果对比图,图b为a图的局部放大图。 [0100] 图7为实施例8和11、对比例1最终产物的红外光谱测试结果。 具体实施方式[0101] 下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解,下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明,而不应被解释为对本发明保护范围的限制。 凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。 [0103] 实施例1 [0104] 制备双交联多糖聚合物: [0105] 1.将0.4g柠檬酸(CA)和0.2g八臂聚乙二醇(即羟基封端的八臂PEG,分子量为20000Da)溶解于20ml的去离子水中,在30摄氏度恒温水浴下搅拌直至完全溶解,溶解后继 续搅拌10min。八臂聚乙二醇的结构如下所示: [0106] [0107] 八臂聚乙二醇(8臂PEG‑OH,20000Da) [0108] 2.将0.2g八臂聚乙二醇羧酸(即羧基封端的八臂PEG,分子量为20000Da)逐滴加入到上述溶液中直至完全溶解。八臂聚乙二醇羧酸结构如下所示: [0109] [0110] 8臂PEG‑COOH [0111] 3.向40ml去离子水中加入1.5gHA(1300000Da),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0112] 4.随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至20ml。 [0113] 5.将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0114] 6.使用去离子水清洗3遍后去除残余单体再过滤,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0115] 实施例2 [0116] 制备双交联多糖聚合物: [0117] 1.将0.4g柠檬酸(CA)和0.4g八臂聚乙二醇(分子量为20000Da)溶解于20ml的去离子水中,在30摄氏度恒温水浴下搅拌直至完全溶解,溶解后继续搅拌2h。 [0118] 2.将0.4g八臂聚乙二醇羧酸(分子量为20000Da)逐滴加入到上述溶液中直至完全溶解。 [0119] 3.向40ml去离子水中加入1.5gHA(1300000Da),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0120] 4.随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至约20ml。 [0121] 5.将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0122] 6.使用去离子水清洗3遍后去除残余单体再过滤,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0123] 实施例3 [0124] 制备双交联多糖聚合物: [0125] 1.将0.4g柠檬酸(CA)和0.6g八臂聚乙二醇(分子量为20000Da)溶解于20ml的去离子水中,在30摄氏度恒温水浴下搅拌直至完全溶解,溶解后继续搅拌2h。 [0126] 2.将0.6g八臂聚乙二醇羧酸(分子量为20000Da)逐滴加入到上述溶液中直至完全溶解。 [0127] 3.向40ml去离子水中加入1.5gHA(1300000Da),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0128] 4.随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至约20ml。 [0129] 5.将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0130] 6.使用去离子水清洗3遍后去除残余单体再过滤,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0131] 实施例4 [0132] 制备双交联多糖聚合物: [0133] 1.将0.4g柠檬酸(CA)和0.8g八臂聚乙二醇(分子量为20000Da)溶解于20ml的去离子水中,在30摄氏度恒温水浴下搅拌直至完全溶解,溶解后继续搅拌2h。 [0134] 2.将0.8g八臂聚乙二醇羧酸(分子量为20000Da)逐滴加入到上述溶液中直至完全溶解。 [0135] 3.向40ml去离子水中加入1.5gHA(1300000Da),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0136] 4.随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至约20ml。 [0137] 5.将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0138] 6.使用去离子水清洗3遍后去除残余单体再过滤,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0139] 实施例5 [0140] 制备双交联多糖聚合物: [0141] 1.将0.2g柠檬酸(CA)和0.4g八臂聚乙二醇(分子量为20000Da)溶解于20ml的去离子水中,在30摄氏度恒温水浴下搅拌直至完全溶解,溶解后继续搅拌2h。 [0142] 2.将0.4g八臂聚乙二醇羧酸(分子量为20000Da)逐滴加入到上述溶液中直至完全溶解。 [0143] 3.向40ml去离子水中加入1.5gHA(1300000Da),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0144] 4.随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至约20ml。 [0145] 5.将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0146] 6.使用去离子水清洗3遍后去除残余单体再过滤,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0147] 实施例6 [0148] 制备双交联多糖聚合物: [0149] 1.将0.6g柠檬酸(CA)和0.4g八臂聚乙二醇(分子量为20000Da)溶解于20ml的去离子水中,在30摄氏度恒温水浴下搅拌直至完全溶解,溶解后继续搅拌2h。 [0150] 2.将0.4g八臂聚乙二醇羧酸(分子量为20000Da)逐滴加入到上述溶液中直至完全溶解。 [0151] 3.向40ml去离子水中加入1.5gHA(1300000Da),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0152] 4.随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至约20ml。 [0153] 5.将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0154] 6.使用去离子水清洗3遍后去除残余单体再过滤,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0155] 实施例7 [0156] 制备双交联多糖聚合物: [0157] 1.将0.4g柠檬酸(CA)和0.2g八臂聚乙二醇(分子量为20000Da)溶解于20ml的去离子水中,在30摄氏度恒温水浴下搅拌直至完全溶解,溶解后继续搅拌2h。 [0158] 2.将0.4g八臂聚乙二醇羧酸(分子量为20000Da)逐滴加入到上述溶液中直至完全溶解。 [0159] 3.向40ml去离子水中加入1.5gHA(1300000Da),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0160] 4.随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至约20ml。 [0161] 5.将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0162] 6.使用去离子水清洗3遍后去除残余单体再过滤,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0163] 实施例8 [0164] 制备双交联多糖聚合物: [0165] 1.将0.4g柠檬酸(CA)和0.2g八臂聚乙二醇(分子量为10000Da)溶解于20ml的去离子水中,在30摄氏度恒温水浴下搅拌直至完全溶解,溶解后继续搅拌2h。 [0166] 2.将0.4g八臂聚乙二醇羧酸(分子量为10000Da)逐滴加入到上述溶液中直至完全溶解。 [0167] 3.向40ml去离子水中加入1.5gHA(1300000Da),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0168] 4.随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至约20ml。 [0169] 5.将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0170] 6.使用去离子水清洗3遍后去除残余单体再过滤,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0171] 实施例9 [0172] 制备双交联多糖聚合物: [0173] 1.将0.4g柠檬酸(CA)和0.2g八臂聚乙二醇(分子量为5000Da)溶解于20ml的去离子水中,在30摄氏度恒温水浴下搅拌直至完全溶解,溶解后继续搅拌2h。 [0174] 2.将0.4g八臂聚乙二醇羧酸(分子量为5000Da)逐滴加入到上述溶液中直至完全溶解。 [0175] 3.向40ml去离子水中加入1.5gHA(1300000Da),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0176] 4.随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至约20ml。 [0177] 5.将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0178] 6.使用去离子水清洗3遍后去除残余单体再过滤,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0179] 实施例10 [0180] 制备双交联多糖聚合物: [0181] 1.将0.4g柠檬酸(CA)和0.2g八臂聚乙二醇(分子量为25000Da)溶解于20ml的去离子水中,在30摄氏度恒温水浴下搅拌直至完全溶解,溶解后继续搅拌2h。 [0182] 2.将0.4g八臂聚乙二醇羧酸(分子量为25000Da)逐滴加入到上述溶液中直至完全溶解。 [0183] 3.向40ml去离子水中加入1.5gHA(1300000Da),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0184] 4.随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至约20ml。 [0185] 5.将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0186] 6.使用去离子水清洗3遍后去除残余单体再过滤,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0187] 实施例11 [0188] 制备再生水凝胶: [0189] 在无菌环境中称量5mg ECM干粉,置入细胞培养皿中并密封。将培养皿放入37摄氏度恒温恒湿箱中活化1h。 [0190] 将活化后的ECM溶解在10ml的去离子水中,在37摄氏度恒温水浴锅中机械搅拌,转速40rpm,持续0.5h。 [0191] 将上述溶液转移至37摄氏度恒温水浴锅中均质,转速40rpm,逐步加入1g上述实施例8制备的双交联水凝胶后继续均质1.5h,获得均一的复合水凝胶。 [0192] 使用去离子水冲洗三遍后,放入25摄氏度真空干燥箱烘干24h。 [0193] 对照实验设计: [0194] 对照组1:BBDE(丁二醇二缩水甘油醚)作为交联剂交联的水凝胶(传统交联水凝胶),直接购买,型号为华熙生物Hyacross透明质酸弹性体。 [0195] 对照组2:上述对照组1的BBDE交联水凝胶与ECM进行复合(采用上述实施例11相同的方法制备),其中ECM占BBDE水凝胶质量的5‰。 [0196] 对比例1 [0197] 八臂聚乙二醇(20000Da)+柠檬酸+HA(1300000Da)的交联产物 [0198] 制备方法: [0199] 将0.4g柠檬酸和0.2g八臂聚乙二醇(型号与实施例1相同)溶解于20ml的去离子水中,在30摄氏度恒温水浴下搅拌直至完全溶解,溶解后继续搅拌2h。 [0200] 向40ml去离子水中加入1.5gHA(型号与实施例1相同),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0201] 随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至约20ml。 [0202] 将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0203] 过滤后使用去离子水清洗3遍,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0204] 对比例2 [0205] 八臂聚乙二醇羧酸(20000Da)+HA的交联产物 [0206] 制备方法: [0207] 将0.4g八臂聚乙二醇羧酸(型号与实施例1相同)逐滴加入水溶液中直至完全溶解。 [0208] 向40ml去离子水中加入1.5gHA(型号与实施例1相同),60rpm搅拌2h后加入上述溶液,在40摄氏度恒温油浴下继续搅拌4h。 [0209] 随后在60摄氏度油浴中使用均质机均质4h,继续搅拌直至水溶液减少至约20ml。 [0210] 将烧杯中的水溶胶取出,平铺在垫板上,下方铺聚四氟乙烯膜,压平后,置入80摄氏度烘箱烘烤4h,取出产物。 [0211] 过滤后使用去离子水清洗3遍,真空干燥24小时后得到最终聚合物。 [0212] 实施例、对比例、对照组配方表如下表1所示: [0213] 表1 [0214] [0215] [0216] 注:上表中“/”表示不含有该组分。 [0217] 测试结果: [0218] 1.成胶情况及溶胀率: [0219] 凝胶形成现象及溶胀率:上述实施例或对比例真空干燥24小时后得到最终聚合物的质量为Wd;对照组1直接购买的水凝胶的质量为Wd;对照组2制备得到的水凝胶的质量定 义为Wd。将上述聚合物,直接购买的水凝胶和对照组2制备的材料分别浸入水中进行溶胀,溶胀2天后凝胶质量定义为Ws,凝胶在一定温度(本次实验为室温)和时间下达到溶胀平衡 状态时凝胶中水的质量(Ws‑Wd)与Wd之比,定义为该时间下水凝胶的溶胀率。 [0220] 下表2为实验结果。如结果所示,对照组2无法与ECM形成凝胶,对比例2无法形成凝胶,其余各组均可形成稳定的凝胶。测试其溶胀率可以发现,大部分实施例的溶胀率均高于对照组1。 [0221] ECM结合效果观察:实施例11中双交联透明质酸水凝胶与ECM结合较好,无明显相界面分离;而对照组2中BBDE交联水凝胶与ECM复合后存在明显的相界面分离,结合较差,无法形成均一凝胶。 [0222] 性能测试结果显示本发明的双交联多糖聚合物,相比单交联的透明质酸聚合物对比例1以及传统透明质酸水凝胶对照组1,拥有较高的溶胀率。 [0223] 表2不同组分溶胀率测试结果 [0224] 组别 溶胀率(2d)实施例1 162% 实施例2 174% 实施例3 170% 实施例4 131% 实施例5 186% 实施例6 107% 实施例7 193% 实施例8 201% 实施例9 198% 实施例10 154% 实施例11 198% 对照组1 157% 对照组2 ECM无法复合 对比例1 162% 对比例2 无凝胶形成 [0225] 2.力学强度 [0226] 通过流变仪(Kinexus prime lab+rheometer)进行力学性能的测试。采用配备有Peltier板、直径为40mm的上下平板(带交叉刻痕)的流变仪进行小变形振动测量。所有测量用Peltier传感器在25℃以4mm的间隙执行。在0.1至50弧度/秒的频率范围内获得储能模量 G'和损耗模量G”,应变固定为0.1%。第二次扫描测试其粘度。采用流变仪使水凝胶经受扫频测试,并且测定在10弧度/秒角频率下的值。测定重复三次取平均值。 [0227] 图1为部分实施例、对比例、对照组的储能模量测试结果对比,从图1可以看出,在频率大于1.1rad/s后,除了实施例4,其余组分均比对照组1的数值高,其储能模量性能更加优异。同时,除实施例4外,其余实施例性能均好于对比例1,说明部分实施例方案比对照组1与对比例1的储能模量性能更加优异;图2为实施例8及其他实施例储能模量测试结果对比,其中,实施例8的储能模量性能最为优异,在高频状态100rad/s下可达到12MPa以上,远高于其余多数实施例(高频状态下1‑10MPa左右)以及对照组1(高频状态下0.6MPa)、对比例1(高频状态下4MPa)。图3为部分实施例、对比例、对照组的损耗模量测试结果对比。从图3可以看出,除了实施例4,其余组分均比对照组1的数值高,其损耗模量性能更加优异。同时,除实施例4与实施例2外,其余实施例性能均好于对比例1,说明部分实施例方案比对照组1与对比例1的损耗模量性能更加优异;图4为实施例8及其他实施例储能模量测试结果对比,其中,实施例8的储能模量在高频状态100rad/s下约为1MPa,远高于对照组1(高频状态下 0.2MPa),但略低于对比例1(高频状态下1.9MPa),其流变性能十分优异。从流变测试结果可以看出,大部分实施例及对比例的流变性能均高于对照组1。 [0228] 性能测试结果显示本发明的双交联多糖聚合物,相比单交联的透明质酸聚合物对比例1以及传统透明质酸水凝胶对照组1,多个实施例拥有较好的流变性能。 [0229] 图5为部分实施例、对比例、对照组的粘度测试结果,从图中可以看出,除实施例4和实施例2,其余实施例与对比例1都与对照组1的粘度变化趋势相似,说明其凝胶的粘弹性能的趋势相同;图6为实施例8及其他实施例粘度测试结果,从图中可以看出,其粘度变化趋势均相似,其中实施例8的粘度绝对值远高于其余实施例,这与前面流变性能的结果相互印证,大多数实施例与对比例的力学性能均远高于对照组1,大多数实施例的力学性能均略高或远高于对比例1,其中,实施例8的力学性能最为优异。 [0230] 性能测试结果显示本发明的双交联多糖聚合物,相比单交联的透明质酸聚合物对比例1以及传统透明质酸水凝胶对照组1,拥有较高的粘度。 [0231] 3.体外细胞毒性测试 [0232] 本发明双交联多糖聚合物所使用的交联剂的细胞毒性、皮肤刺激和致敏性测试:根据国标GB/T 16886相关标准进行测试。测试显示,交联剂为本申请如上实施例所使用的 八臂PEG时,其生物相容性明显优于其他传统交联剂(如BDDE、PEGDE等)。 [0233] 在相同试验条件下,八臂PEG‑OH的细胞毒性与皮内刺激测试结果均优于BDDE与PEGDE,致敏试验中三种交联剂均未发现过敏反应。 [0234] 综上,八臂PEG‑OH的生物相容性优于BDDE与PEGDE。因此,本发明的双交联多糖聚合物相比传统水凝胶对照组1有着更好的生物相容性,不采用有毒交联剂和催化剂,无有害物质残留与释放。具体测试结果如下表3所示: [0235] 表3 [0236] [0237] 其中,8arm‑PEG‑OH‑1指的是实施例中使用的羟基封端的八臂PEG原料;8arm‑PEG‑OH‑2指的是与8arm‑PEG‑OH‑1不同批次的原料。 [0238] 4.红外光谱 [0239] 红外光谱结果(图7)显示实施例8和11、对比例1的最终产物中均有酯键特征峰,表明上述材料均形成了交联结构。 |