CN104861178A - 普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶的制备方法，称取透明质酸溶于双蒸水中，然后向透明质酸溶液中加入不同分子量的普鲁兰多糖粉末，搅拌反应；再加入交联剂溶液，搅拌反应；将反应液水浴加热制得水凝胶；制得的水凝胶相继用无热原水和磷酸盐缓冲溶液浸洗，用制粒机制成不同粒径的可注射的颗粒。本发明采用化学交联方法，1,4-丁二醇二缩水甘油醚与透明质酸和普鲁兰多糖的分子链对接连接形成聚合物，可通过制粒机制成不同粒径的颗粒，可装入注射器中注射使用，具有稳定性良好、生物学效价高、降解时间较长，从而真正实现皮肤填充的优势。

Description

普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水凝胶，具体涉及一种普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶的设计和发展成为具有多功能的高分子聚合物用于组织修复研究的热点。最近几年，很多水凝胶通过化学合成（形成新的共价键）或是物理交联（氢键、亲水-疏水之间的相互作用和静电相互作用）的方法合成天然聚合物或合成聚合物。这些方法制备的材料能很容易适应人体的环境，已经广泛应用于医学、药物释放、组织工程领域。随人类年龄的增长，皮肤逐渐失去弹性、水分大量的流失。因此，越来越多的人对面部进行复原或重塑手术。软组织填充材料对于皮肤和面部进行矫正已逐渐被人们关注。一般制备软组织填充材料中，有壳聚糖、脂肪、软骨素、胶原、蚕丝蛋白、透明质酸、多糖粘连蛋白、羟基磷灰石、明胶、聚乳酸、动物胶原或是聚甲基丙烯酸甲酯。透明质酸，具有促进细胞的增殖、蛋白的传递表达、体现本身的生物活性。普鲁兰多糖有良好的无毒害作用、水溶性、分散性、吸湿性，可以以粘性添加物用于化妆品。

发明内容

本发明的目的是提供一种普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶及其制备方法，采用化学交联方法制备更具生物相容性、安全性更高的皮肤填充材料和植入支架材料。

本发明的实现过程如下：

一种普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将透明质酸溶于双蒸水得到质量体积分数为30～200mg/mL的透明质酸溶液，然后向透明质酸溶液中加入普鲁兰多糖，透明质酸与普鲁兰多糖的质量比为1～3：1～10，温度控制为0～27℃；

（2）加入质量分数为5～20%的交联剂1,4丁二醇二缩水甘油醚溶液，搅拌均匀，温度控制为20～30℃；其中透明质酸与交联剂的质量比为50～500：1～15；

（3）将反应液在45～55℃反应制得水凝胶；

（4）制得的水凝胶相继用无热原水和磷酸盐缓冲溶液浸洗2～3天，用制粒机制成可注射的颗粒。

上述普鲁兰多糖为出芽短梗霉分泌的水溶性胞外中性多糖，分子量为100000～530000g/mol；透明质酸分子量为2000000 g/mol；磷酸盐缓冲溶液的pH为7.4。

具体地说，上述普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶的制备方法包括以下步骤：

（1）称取分子量为2000000 g/mol的透明质酸溶于双蒸水中，得到质量体积分数为30～200mg/mL的透明质酸溶液10mL，然后向透明质酸溶液中加入分子量为100000～530000g/mol的普鲁兰多糖，透明质酸与普鲁兰多糖的质量比为1～3：1～10，反应温度控制为0～27℃，在搅拌条件下反应0.5～1h；

（2）加入0.1～0.35mL、质量分数为5～20%的交联剂1,4丁二醇二缩水甘油醚溶液，反应温度控制为20～30℃，在搅拌条件下反应0.2～0.5h；

（3）将反应液放于50℃恒温水浴锅中5～7h，制得水凝胶；

（4）制得的水凝胶相继用无热原水和pH为7.4的磷酸盐缓冲溶液浸洗2～3天，用制粒机制成可注射的颗粒。

本发明具有以下优点：本发明所涉及的一种用普鲁兰多糖和透明质酸合成的水凝胶，是将不同分子量的普鲁兰多糖和透明质酸结合起来制成的皮肤填充材料，以透明质酸和由出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）分泌的不同分子量的水溶性胞外中性多糖为原料，采用化学交联方法制成。1,4-丁二醇二缩水甘油醚与透明质酸和普鲁兰多糖的分子链对接连接形成聚合物，可通过制粒机制成不同粒径的颗粒，可装入注射器中注射使用，具有稳定性良好、生物学效价高、降解时间较长，从而真正实现皮肤填充的优势。

附图说明

图1为水凝胶的照片图；

图2为水凝胶的扫描电镜图；图中，1号为水凝胶的扫描电镜图（放大100倍），2号为水凝胶的扫描电镜图（放大250倍），3号为水凝胶的扫描电镜图（放大100倍），4号为水凝胶的扫描电镜图（放大250倍）；

图3为水凝胶的抗压实验图；1和2号为水凝胶的压缩位移与压缩载荷之间的关系；

图4为水凝胶注射于小鼠皮下图；图中，1为水凝胶注射于小鼠皮下两周后的图，2为注射于小鼠皮下两周后取出的水凝胶的图，3水凝胶为注射于小鼠皮下两周后的图，4为注射于小鼠皮下两周后取出的水凝胶的图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明所涉及的一种用普鲁兰多糖和透明质酸合成的水凝胶，以出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）分泌的不同分子量的水溶性胞外中性多糖和透明质酸为原料，采用交联剂进行化学交联，再在27℃搅拌下进行交联，反应结束后，将反应液放入50℃下静态放置3～6h，制备得到水凝胶。

原料中的普鲁兰多糖采用的是不同分子量的普鲁兰多糖，普鲁兰多糖和透明质酸本身具有良好的生物相容性和可降解性，可应用于组织工程领域。透明质酸的基本结构是由双糖单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的高级多糖类，具有特殊的保水作用，是目前发现的自然界中保湿性最好的物质。可以改善皮肤营养代谢，使皮肤柔嫩、光滑、去皱、增加弹性、防止衰老，在保湿的同时又是良好的透皮吸收促进剂。

1,4-丁二醇二缩水甘油醚（BDDE）是一种双功能团交联剂，可以开环与普鲁兰多糖的羟基交联生成醚键，也可以氧化羟基为醛基，也可以实现普鲁兰多糖与透明质酸的交联。而且，BDDE已经是FDA/EMEA法规认证的。因此选用BDDE交联剂，不同分子量的普鲁兰多糖和透明质酸制备新型的水凝胶。

本发明涉及的普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶的制备方法，由以下步骤实现：

步骤一：称取透明质酸溶于双蒸水中，得到质量体积分数为30～200mg/mL的透明质酸溶液10mL，然后向透明质酸溶液中加入不同分子量的普鲁兰多糖粉末，令透明质酸与普鲁兰多糖的质量比为（1～3）：（1～10），反应温度控制为0～27℃，在搅拌条件下反应0.5～1h；

步骤二：加入0.1～0.35mL、质量分数为5～20%的交联剂溶液，反应温度控制为20～30℃，在搅拌条件下反应0.2～0.5h；

步骤三：将反应液放于50℃恒温水浴锅中5h～7h，制得水凝胶；

步骤四：制得的水凝胶相继用无热原水和磷酸盐缓冲溶液浸洗2～3天，用制粒机制成不同粒径的可注射的颗粒。

步骤一中，普鲁兰多糖为出芽短梗霉分泌的不同分子量的水溶性胞外中性多糖，分子量为100000g/mol～530000g/mol。

步骤一中，透明质酸分子量为2000000 g/mol。

步骤二中，交联剂为1,4丁二醇二缩水甘油醚。

步骤四中，磷酸盐缓冲溶液的pH为7.4。

其中，交联剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚可与不同分子量的普鲁兰多糖分子链对接形成聚合物，也可实现不同分子量的普鲁兰多糖与透明质酸的交联。

对接聚合物在50℃温度下形成类似于果冻状的水凝胶，经过无热原水和磷酸盐缓冲溶液洗水凝胶中残留的杂质和一些未反应的1,4-丁二醇二缩水甘油醚。清洗时间为2～6天。纯化后的水凝胶可用制粒机制成不同粒径的毫米级颗粒，然后可装入注射器中用于注射。

实施例1：

步骤一：称取透明质酸溶于双蒸水中，得到质量体积分数为30mg/mL的透明质酸溶液10mL，然后向透明质酸溶液中加入不同分子量的普鲁兰多糖粉末，令透明质酸与普鲁兰多糖的质量比为3：1，反应温度控制为27℃，在搅拌条件下反应0.5h；

步骤二：加入0.35mL、质量分数为5%的交联剂溶液，反应温度控制为30℃，在搅拌条件下反应0.2h；

步骤三：将反应液放于50℃恒温水浴锅中7h，制得水凝胶；

步骤四：制得的水凝胶相继用无热原水和磷酸盐缓冲溶液浸洗2天，用制粒机制成不同粒径的可注射的颗粒。

步骤一中，普鲁兰多糖为出芽短梗霉分泌的不同分子量的水溶性胞外中性多糖，分子量为380000g/mol～530000g/mol。

步骤一中，透明质酸分子量为2000000 g/mol。

步骤二中，交联剂为1,4丁二醇二缩水甘油醚。

步骤四中，磷酸盐缓冲溶液的pH为7.4。

实施例2：

步骤一：称取透明质酸溶于双蒸水中，得到质量体积分数为100mg/mL的透明质酸溶液10mL，然后向透明质酸溶液中加入不同分子量的普鲁兰多糖粉末，令透明质酸与普鲁兰多糖的质量比为2：5，反应温度控制为14℃，在搅拌条件下反应0.7h；

步骤二：加入0.14mL、质量分数为10%的交联剂溶液，反应温度控制为25℃，在搅拌条件下反应0.3h；

步骤三：将反应液放于50℃恒温水浴锅中6h，制得水凝胶；

步骤四：制得的水凝胶相继用无热原水和磷酸盐缓冲溶液浸洗2.5天，用制粒机制成不同粒径的可注射的颗粒。

步骤一中，普鲁兰多糖为出芽短梗霉分泌的不同分子量的水溶性胞外中性多糖，分子量为240000g/mol～380000g/mol。

步骤一中，透明质酸分子量为2000000 g/mol。

步骤二中，交联剂为1,4丁二醇二缩水甘油醚。

步骤四中，磷酸盐缓冲溶液的pH为7.4。

实施例3：

步骤一：称取透明质酸溶于双蒸水中，得到质量体积分数为200mg/mL的透明质酸溶液10mL，然后向透明质酸溶液中加入不同分子量的普鲁兰多糖粉末，令透明质酸与普鲁兰多糖的质量比为1：10，反应温度控制为0℃，在搅拌条件下反应1h；

步骤二：加入0.1mL、质量分数为20%的交联剂溶液，反应温度控制为20℃，在搅拌条件下反应0.5h；

步骤三：将反应液放于50℃恒温水浴锅中5h，制得水凝胶；

步骤四：制得的水凝胶相继用无热原水和磷酸盐缓冲溶液浸洗3天，用制粒机制成不同粒径的可注射的颗粒。

步骤一中，普鲁兰多糖为出芽短梗霉分泌的不同分子量的水溶性胞外中性多糖，分子量为100000g/mol～240000g/mol。

步骤一中，透明质酸分子量为2000000 g/mol。

步骤二中，交联剂为1,4丁二醇二缩水甘油醚。

步骤四中，磷酸盐缓冲溶液的pH为7.4。

对以上实施例的产物进行扫描电镜分析、样品观察、和H&E染色分析，结果如下：

1、水凝胶填充材料的样品如图1所示，水凝胶类似于果冻状的凝胶。1号为分子量为100，000g/moL普鲁兰多糖和透明质酸制备的水凝胶，呈透明，2号为分子量为530，000g/moL普鲁兰多糖与透明质酸制备的水凝胶，呈乳白色。

2、水凝胶填充材料的扫描电镜分析如图2所示， 1，2号为分子量为100，000g/moL普鲁兰多糖和透明质酸制备的水凝胶，3，4号为分子量为530，000g/moL普鲁兰多糖与透明质酸制备的水凝胶。水凝胶呈三维网络状的多孔结构，排布比较规整。

3、水凝胶的抗压实验如图3所示，水凝胶在压缩位移为6mm，1号为分子量为100，000g/moL普鲁兰多糖和透明质酸制备的水凝胶，压缩载荷为0.05；2号为分子量为530，000g/moL普鲁兰多糖与透明质酸制备的水凝胶，压缩载荷为0.15MPa。

4、水凝胶填充材料注射于小鼠皮下分析如图4所示，1，2号为分子量为100，000g/moL普鲁兰多糖和透明质酸制备的水凝胶，3，4号为分子量为530，000g/moL普鲁兰多糖与透明质酸制备的水凝胶。在第二周水凝胶存在于小鼠皮下，略微有些降解；水凝胶填充材料注射于小鼠皮下两周取出后，水凝胶逐渐适应周围组织。

本发明制得的水凝胶填充材料用于成年雌性ICR小鼠的动物实验表明：用化学交联法制备出的水凝胶，具有较好的生物相容性和组织相容性，且降解慢，适合用于组织填充。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将透明质酸溶于双蒸水得到质量体积分数为30～200mg/mL的透明质酸溶液，然后向透明质酸溶液中加入普鲁兰多糖，透明质酸与普鲁兰多糖的质量比为1～3：1～10，温度控制为0～27℃；

（2）加入质量分数为5～20%的交联剂1,4丁二醇二缩水甘油醚溶液，搅拌均匀，温度控制为20～30℃；其中透明质酸与交联剂的质量比为50～500：1～15；

（3）将反应液在45～55℃反应制得水凝胶；

（4）制得的水凝胶相继用无热原水和磷酸盐缓冲溶液浸洗2～3天，用制粒机制成可注射的颗粒。

2.根据权利要求1所述的普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶的制备方法，其特征在于：普鲁兰多糖为出芽短梗霉分泌的水溶性胞外中性多糖，分子量为100000～530000g/mol。

3.根据权利要求1所述的普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶的制备方法，其特征在于：透明质酸分子量为2000000 g/mol。

4.根据权利要求1所述的普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶的制备方法，其特征在于：磷酸盐缓冲溶液的pH为7.4。

5.根据权利要求1所述的普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶的制备方法，其特征在于：

（1）称取分子量为2000000 g/mol的透明质酸溶于双蒸水中，得到质量体积分数为30～200mg/mL的透明质酸溶液10mL，然后向透明质酸溶液中加入分子量为100000～530000g/mol的普鲁兰多糖，透明质酸与普鲁兰多糖的质量比为1～3：1～10，反应温度控制为0～27℃，在搅拌条件下反应0.5～1h；

（2）加入0.1～0.35mL、质量分数为5～20%的交联剂1,4丁二醇二缩水甘油醚溶液，反应温度控制为20～30℃，在搅拌条件下反应0.2～0.5h；

（3）将反应液放于50℃恒温水浴锅中5～7h，制得水凝胶；

（4）制得的水凝胶相继用无热原水和pH为7.4的磷酸盐缓冲溶液浸洗2～3天，用制粒机制成可注射的颗粒。

6.权利要求1所述制备方法制得的普鲁兰多糖-透明质酸水凝胶。