CN109627463B - 水凝胶与蛋白质药物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水凝胶与蛋白质药物。本发明的水凝胶包括如下重量份的原料：壳聚糖1‑50份、交联剂0.1‑20份和水10‑100份；所述交联剂由非降解原料A与可降解原料B结合形成嵌段共聚物后，在嵌段共聚物的末端接上原料C制备而成。本发明的水凝胶是一种可注射、可涂布、可体内降解的水凝胶，能很好的保持药物蛋白的生物活性，且水凝胶及其降解产物均无毒副作用。本发明的蛋白质药物采用上述水凝胶对药物蛋白进行承载和分散，能够很好的保持药物蛋白的生物活性和功能稳定性。

Description

水凝胶与蛋白质药物
技术领域
本发明涉及生物医学材料技术领域，尤其涉及一种水凝胶与蛋白质药物。
背景技术
人们很早就已认识到蛋白的治疗作用，例如19世纪制备抗血清治疗白喉；20世纪早期从牛和猪的胰脏里分离胰岛素治疗糖尿病等。不过这些人源或动物源的蛋白在应用方面存在限制，例如产量受限、交叉病毒感染、患者的免疫反应等。因此在基因重组技术诞生以前，蛋白药物没能够大规模的进入临床应用。1982年利用基因重组技术制备的胰岛素作为第一个获得美国FDA批准上市的重组蛋白药物，为治疗性蛋白大规模进入临床打开方便之门。到目前为止，有一百多种蛋白药物进入临床应用，其中绝大多数是重组蛋白。
但蛋白质也有一个突出的弱点，即是它的三维结构脆弱，易于受到所在环境里物理和化学因素的影响，导致被解构或降解从而降低甚至完全失去生物活性。根据蛋白药物的功能可分为以下几类：利用蛋白的酶活性或信号通路调节活性的治疗性蛋白；有特殊靶向活性的治疗性蛋白；蛋白疫苗；诊断用途的蛋白等。前两类基础治疗性蛋白在临床上的施用基本是采用静脉注射的方式，在储运过程中也要求全程低温等诸多严格而繁复的措施来避免蛋白的变质失活。
随着治疗性蛋白的应用领域不断扩大和深入，需要开辟除静脉注射以外的途径来利用蛋白药物；况且对于某些在血液循环中很快被清除的蛋白药物，频繁的注射不仅增加患者经济负担，也严重降低了患者的生活质量。因此，开发蛋白药物的新剂型，例如体内缓释，在溃疡、创伤处缓释，或者施用于皮肤护理等，均可扩大蛋白的应用范畴和提高其使用效率；同时还能够提高患者的顺应性以及降低用药成本，所以开发蛋白药物的多种缓释剂型是医疗领域的有效需求。目前已报道了一些蛋白的缓释制剂的研究和开发，有的甚至已进入临床应用。
为延长蛋白的血液循环清除期，当前采用的主要技术手段有微纳释药载体，代表性的是脂质体或磷脂微胶束包裹携带蛋白，施用途径主要是通过静脉注射。缺点是，脂质体微纳释药载体对于蛋白药物的载药量有限，长期静脉注射可能导致血脂积累。
此外有报道用胶原蛋白、壳聚糖，无机或合成高分子材料如PLA、PLGA等制备微纳米粒子的蛋白载体，但制备过程中所用到的有机溶剂、高速搅拌、加热等步骤很容易破坏蛋白的结构，引起蛋白失活。并且过长的制备流程使得药物大量流失，载药量受限等会导致缓释药物的成本急剧上升。
其次是聚乙二醇(PEG)修饰的融合蛋白，即是利用大分子量PEG的长链或多分支链来掩盖蛋白的酶切位点，避免蛋白在血液里的快速降解。其挑战性在于蛋白结合位点的恰当选择，以及融合蛋白的均一性、稳定性和有效性。
另外，再生医疗领域中的组织修复会考虑使用支架载体，内含促细胞生长的蛋白因子，通过缓释蛋白去引导组织的再生修复。常见的载体材料包括动物源性的胶原蛋白、天然的高分子材料例如壳聚糖、纤维素、海藻酸、多聚磷酸盐；合成高分子材料例如PLGA、PLA等。制成的支架是上述一种或几种材料的混合物。支架载体的制备过程同样会用到有机溶液、酸碱环境、高盐、剧烈搅拌等中的若干步骤，例如胶原需要酸溶解；无机材料需要搅拌、高压、烧结等；合成高分子需要溶于有机溶剂，加入高盐等。这些步骤均容易破坏蛋白的高级结构，导致蛋白失活。如果支架主要是可降解合成高分子制备，高分子降解后有较多的酸积累，可能会破坏蛋白的结构以及引起组织炎症等副作用。
水凝胶载体，优点是可以选择直接注射，使用方便，避免了植入手术，并且水凝胶可以自由充满组织病变或缺损部位，不需按实际形状裁剪。当前报道的可注射水凝胶，一类是没有发生交联过程的高粘度溶胶，例如胶原、壳聚糖、纤维素或PLGA等的溶液或混合物；另一类是温敏的物理水凝胶，其基本材料含有化学合成的多嵌段PEG、PLGA、PLA等高分子，或需要热聚合条件(Novartis，WO2015/092690A1)，其特点是在低温、常温下呈溶胶态；注射入体内，升高至体温后转变成凝胶态；还有一类是使用高毒***联剂例如乙二醛、戊二醛等对天然高分子材料，例如壳聚糖进行交联(JP，2012-092137，A)。其不足方面包括，非交联溶胶在体内会被快速消除；温敏物理水凝胶的嵌段里含有大量的合成高分子，降解产物同样存在酸积累的潜在风险；高毒***联剂不易完全清除，存在致癌、致病的安全隐患。
综上所述，提高蛋白药物的使用效率或便利度与保持蛋白的生物活性仍然是一对矛盾存在着。本发明技术致力于解决这一难题，开发的蛋白缓释凝胶能够充分保持药物蛋白的生物活性，也能用于多肽的缓释以及治疗细胞的递送载体。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可注射、可涂布、可体内降解的水凝胶；该水凝胶可很好的保持药物蛋白的生物活性，且水凝胶及其降解产物均无毒副作用。
为了达成上述技术要求，本发明提供了一种能在温和条件下交联，且具备良好生物相容性的水凝胶，其粘度和降解速率可调节，可用作体内注射和体表涂布的药物载体。
本发明提供的水凝胶在温和条件下，即pH值在4.5-9.0范围内的水溶液中，0-60℃范围内均可交联成胶。
本发明提供的水凝胶在交联时不需添加额外的化学催化剂，或光催化、热催化、酸碱催化等极端条件就可以交联成水凝胶。
本发明提供的水凝胶适宜用作各种水溶性生物大分子和小分子药物，特别是蛋白类治疗、美容活性物质的载体。
本发明提供的水凝胶由两种基础组分构成，水溶解的壳聚糖和交联剂。壳聚糖分子量在50,000-500,000Da之间。壳聚糖或其衍生物以及交联剂可以用纯水、生理盐水、细胞培养液、磷酸缓冲液等弱酸、弱碱或中性水溶液配制。
本发明提供的水凝胶中的交联剂是嵌段共聚物，包括非降解段(A)和可降解段(B)，组成顺序有AB、ABA和BAB，A为1-5份，B为0.1-5份。非降解段选择聚乙二醇(PEG)，分子量为300-20000Da，含量在50-90wt％；可降解段为可降解聚合物，选自聚乙交酯、聚丙交酯、聚乙交酯丙交酯、聚己内酯中的任何一种或几种，含量为50-10wt％。待A、B段结合后，在终末端接上活性醛基，选自乙醛酸、糖醛酸、醛基苯甲酸中的一种或几种。
本发明所述的水凝胶的一般组成为壳聚糖1-50份，交联剂0.1-20份，水10-100份；交联时间在1-100分钟范围可调节；粘度在0.1-10.0Pa·s范围内可调节。
综上，本发明提供一种水凝胶，包括如下重量份的原料：壳聚糖1-50份、交联剂0.1-20份和水10-100份，所述交联剂包括如下重量份的原料制备而成：非降解原料A1-5份和可降解原料B 0.1-5份，其中原料A选择聚乙二醇、原料B为可降解聚合物，可选自聚乙交酯、聚丙交酯、聚乙交酯丙交酯、聚己内酯中的一种或几种；原料A和B的结合顺序可为AB、ABA、BAB；在A和B嵌段的终末端接合的原料C选自乙醛酸、糖醛酸、醛基苯甲酸中的一种或几种；A和B的分子量之比为1∶0.1-1。
进一步的，所述壳聚糖为脱乙酰度50％-80％的壳聚糖、壳聚糖寡糖、壳聚糖硫酸酯、羧甲基壳聚糖、羟乙基壳聚糖中的一种或几种。
进一步的，所述聚乙二醇的分子量为300-20000Da，所述聚乙交酯的平均分子量为500-20000Da；所述聚丙交酯的平均分子量为300-20000Da；所述聚乙交酯丙交酯的平均分子量为3000-20000Da；所述聚己内酯的平均分子量为3000-20000Da，所述聚乙交酯丙交酯中的聚丙交酯与聚乙交酯的比率为50∶50、65∶35、75∶25或85∶15。
本发明提供一种水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将两端均为羟基的聚乙二醇置于120-160℃、氮气保护条件下加入可降解聚合物和催化剂Ⅰ，反应6-8h后，收集不溶物，20-35℃条件下干燥至恒重，得固体A；或者聚乙二醇于室温溶于DCM或THF，加入催化剂Ⅱ和可降解聚合物，反应5-60min后，***沉淀并收集产物，透析纯化后冷冻干燥得固体B，所述可降解聚合物选自聚乙交酯、聚丙交酯、聚乙交酯丙交酯、聚己内酯中的一种或几种，且聚乙二醇与可降解聚合物的分子量之比为1∶0.1-1，所述催化剂Ⅰ为辛酸亚锡，所述催化剂Ⅱ为DBU；
步骤2、将固体A或固体B与原料C按摩尔比1∶2-10溶于有机溶剂后加入催化剂Ⅲ，反应24-48h后，经浓缩得固体D，即为交联剂，所述原料C选自乙醛酸、糖醛酸、醛基苯甲酸中的一种或几种，所述有机溶剂为乙醇、DCM或THF，所述催化剂Ⅲ为DMAP、EDC或DCC；
步骤3、将壳聚糖与步骤2所得交联剂分别溶于水后混合，混合时壳聚糖、交联剂和水的重量比为1-50∶0.1-20∶10-100，即得水凝胶。
进一步的，所述糖醛酸为D-葡糖醛酸、D-半乳糖醛酸或D-甘露糖醛酸，所述醛基苯甲酸为邻醛基苯甲酸、间醛基苯甲酸、对醛基苯甲酸。
进一步的，所述水凝胶的粘度为0.1-10.0Pa·s。
本发明还提供上述水凝胶的另一种制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将一端甲氧基封端、一端羟基的聚乙二醇置于120-160℃、氮气保护条件下加入可降解聚合物和催化剂Ⅰ，反应6-8h后，收集不溶物，20-35℃条件下干燥至恒重，得固体A；或者聚乙二醇室温溶于有机溶剂，加入催化剂Ⅱ和可降解聚合物，反应5-60min后，***沉淀并收集产物，透析纯化后冷冻干燥得固体产物B，所述可降解聚合物选自聚乙交酯、聚丙交酯、聚乙交酯丙交酯、聚己内酯中的一种或几种，且聚乙二醇与可降解聚合物的分子量之比为1∶0.1-1，所述催化剂Ⅰ为辛酸亚锡，所述催化剂Ⅱ为DBU，所述有机溶剂为DCM或THF；
步骤2、将固体A或固体B溶于硫乙醇，加入催化剂Ⅲ，室温反应6-24h，浓缩收集产物C；或者将固体A或固体B溶于DCM，加入催化剂Ⅳ，100-130℃回流2-12h，浓缩收集产物D，所述催化剂Ⅲ为AlCl3，所述催化剂Ⅳ为HI；
步骤3、将产物C或D溶于有机溶剂，按摩尔比加入1∶2-10的原料E和催化剂V，反应24-48h后，经浓缩的固体F，即为交联剂，所述有机溶剂为乙醇、DCM或THF；所述原料E为乙醛酸、糖醛酸或醛基苯甲酸；所述催化剂V为DMAP、EDC或者DCC。
步骤4、将壳聚糖与步骤3所得交联剂分别溶于水后混合，混合时壳聚糖、交联剂和水的重量比为1-50∶0.1-20∶10-100，即得水凝胶。
进一步的，所述糖醛酸为D-葡糖醛酸、D-半乳糖醛酸或D-甘露糖醛酸，所述醛基苯甲酸为邻醛基苯甲酸、间醛基苯甲酸、对醛基苯甲酸。
进一步的，所述水凝胶的粘度为0.1-10.0Pa·s。
本发明制备方法制备得到的水凝胶可用于药物或生物活性物质的载体被注射或植入在关节、肌肉、皮下、大脑等功能器官、组织部位，体内的降解时间可在1-180天范围内调节；也可被涂布于体表溃疡、创伤、眼、鼻、脸等部位。
本发明所述水凝胶的载药量：
(1)对于水溶液性的药物，最大载药量为饱和水溶液。
(2)非水溶性或低水溶性药物及固态药物可以直接搅拌混合水凝胶。
本发明水凝胶的具体配制过程如下：
(1)弱酸、中性或生理pH值的水或水溶液配制壳聚糖或其水溶性衍生物溶液，浓度为0.1-10.0％。
(2)用同样pH值的水或水溶液配制交联剂，浓度为0.1-25.0％。
(3)根据实际需求，取适量的壳聚糖溶液，按需加入药物混匀，再按需加入交联剂溶液，轻搅拌混匀，静置或转动，在0-60℃范围内的环境，1-100分钟内就可以交联成胶。
本发明的优点在于：
(1)本发明提供的水凝胶有比温敏水凝胶更宽广的应用范围，不仅在体内使用还可在体表使用；
(2)本发明提供的水凝胶在溶胶交联前可用不同号的针头注射，有利于微量注射；
(3)本发明提供的水凝胶的粘度和降解时间可调节，进而在较广范围内调节水凝胶的降解速率和药物释放速率；
(4)本发明提供的水凝胶的成胶条件温和，有利于保存生物活性物质的活性；冻干后的储存时间和储藏条件比较宽松，可在常温下运输，从而降低了储运和使用过程中的成本；
(5)本发明提供的水凝胶中主要成分是壳聚糖或其衍生物，壳聚糖具有一定的抗菌抑菌效果，所以该水凝胶天然具备一定的抗菌作用。
进一步分析，该水凝胶的主体材料是天然来源的壳聚糖，目前已广泛用在了医用敷料、化妆品等领域。另一重要组分为交联剂，其中的聚乙二醇也已广泛应用在药物、生化试剂、化妆品等领域；选择的可降解高分子是获得了各主要国家政府批准的医用生物材料；选择的醛基物质为低毒性或无毒性，当结合在高分子链上后就完全消除了它的毒性，细胞毒性试验已经验证了交联剂的良好生物相容性。最后，可降解材料和醛基在凝胶体系里含量极其低微，所以再一次确保了该水凝胶的生物安全性。
该水凝胶制备方法简便，即分别制备壳聚糖和交联剂的水溶液，临用前按所需比例混合后，壳聚糖与交联剂自发在低温、常温或体温条件下交联得到凝胶。由于该凝胶在生理环境中可自动交联，所以能最大程度保护药物蛋白的结构和生物活性。
总之，本发明的有益效果在于：壳聚糖无生物毒性，交联剂也无生物毒性；在温和水性溶液中壳聚糖与交联剂自发交联，这对保护蛋白的生物活性特别有利；交联剂可降解，进而让水凝胶网状结构解体；降解产物可被代谢掉，因此不需二次手术取出；水凝胶的粘度和降解速率可依凝胶中壳聚糖和交联剂的比率进行调节；在单体发生交联前可选择不同号针头完成体内注射；该水凝胶是不定形态，可以载药后在体表涂布。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：将聚乙二醇和可降解聚合物的反应产物与乙醛酸、糖醛酸或醛基苯甲酸反应，得到的交联剂与壳聚糖在水中自发形成水凝胶，包括在生理条件下自动交联，且可降解，安全无毒。
基于上述构思，本发明提供了一种能在温和条件下交联，且具备良好生物相容性的水凝胶，其粘度和降解速率可调节，可用作体内注射和体表涂布的药物载体。
本发明提供的水凝胶在温和条件下，即pH值在4.5-9.0范围内的水溶液中，0-60℃范围内均可交联成胶。
本发明提供的水凝胶在交联时不需添加额外的化学催化剂，或光催化、热催化、酸碱催化等极端条件就可以交联成水凝胶。
本发明提供的水凝胶适宜用作各种水溶性生物大分子和小分子药物，特别是蛋白类治疗、美容活性物质的载体。
本发明提供的水凝胶由两种基础组分构成，水溶解的壳聚糖和交联剂。壳聚糖分子量在50,000-500,000Da之间。壳聚糖或其衍生物以及交联剂可以用纯水、生理盐水、细胞培养液、磷酸缓冲液等弱酸、弱碱或中性水溶液配制。
本发明提供的水凝胶中的交联剂是嵌段共聚物，包括非降解段(A)和可降解段(B)，组成顺序有AB、ABA和BAB，A为1-5份，B为0.1-5份。非降解段选择聚乙二醇(PEG)，分子量为300-20000Da，含量在50-90wt％；可降解段为可降解聚合物，选自聚乙交酯、聚丙交酯、聚乙交酯丙交酯、聚己内酯中的任何一种或几种，含量为50-10wt％。待A、B段结合后，在终末端接上活性醛基，选自乙醛酸、糖醛酸、醛基苯甲酸中的一种或几种。
本发明所述的水凝胶的一般组成为壳聚糖1-50份，交联剂0.1-20份，水10-100份；交联时间在1-100分钟范围可调节；粘度在0.1-10.0Pa·s范围内可调节。
综上，本发明提供一种水凝胶，包括如下重量份的原料：壳聚糖1-50份、交联剂0.1-20份和水10-100份，所述交联剂包括如下重量份的原料制备而成：非降解原料A1-5份和可降解原料B 0.1-5份，其中原料A选择聚乙二醇、原料B为可降解聚合物，可选自聚乙交酯、聚丙交酯、聚乙交酯丙交酯、聚己内酯中的一种或几种；原料A和B的结合顺序可为AB、ABA、BAB；在A和B嵌段的终末端接合的原料C选自乙醛酸、糖醛酸、醛基苯甲酸中的一种或几种；A和B的分子量之比为1∶0.1-1。
进一步的，所述壳聚糖为脱乙酰度50％-80％的壳聚糖、壳聚糖寡糖、壳聚糖硫酸酯、羧甲基壳聚糖、羟乙基壳聚糖中的一种或几种。
进一步的，所述聚乙二醇的分子量为300-20000Da，所述聚乙交酯的平均分子量为500-20000Da；所述聚丙交酯的平均分子量为300-20000Da；所述聚乙交酯丙交酯的平均分子量为3000-20000Da；所述聚己内酯的平均分子量为3000-20000Da，所述聚乙交酯丙交酯中的聚丙交酯与聚乙交酯的比率为50∶50、65∶35、75∶25或85∶15。
本发明提供一种水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将两端均为羟基的聚乙二醇置于120-160℃、氮气保护条件下加入可降解聚合物和催化剂Ⅰ，反应6-8h后，收集不溶物，20-35℃条件下干燥至恒重，得固体A；或者聚乙二醇于室温溶于DCM或THF，加入催化剂Ⅱ和可降解聚合物，反应5-60min后，***沉淀并收集产物，透析纯化后冷冻干燥得固体B，所述可降解聚合物选自聚乙交酯、聚丙交酯、聚乙交酯丙交酯、聚己内酯中的一种或几种，且聚乙二醇与可降解聚合物的分子量之比为1∶0.1-1，所述催化剂Ⅰ为辛酸亚锡，所述催化剂Ⅱ为DBU；
步骤2、将固体A或固体B与原料C按摩尔比1∶2-10溶于有机溶剂后加入催化剂Ⅲ，反应24-48h后，经浓缩得固体D，即为交联剂，所述原料C选自乙醛酸、糖醛酸、醛基苯甲酸中的一种或几种，所述有机溶剂为乙醇、DCM或THF，所述催化剂Ⅲ为DMAP、EDC或DCC；
步骤3、将壳聚糖与步骤2所得交联剂分别溶于水后混合，混合时壳聚糖、交联剂和水的重量比为1-50∶0.1-20∶10-100，即得水凝胶。
进一步的，所述糖醛酸为D-葡糖醛酸、D-半乳糖醛酸或D-甘露糖醛酸，所述醛基苯甲酸为邻醛基苯甲酸、间醛基苯甲酸或对醛基苯甲酸。
进一步的，所述水凝胶的粘度为0.1-10.0Pa·s。
本发明还提供上述水凝胶的另一种制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将一端甲氧基封端、一端羟基的聚乙二醇置于120-160℃、氮气保护条件下加入可降解聚合物和催化剂Ⅰ，反应6-8h后，收集不溶物，20-35℃条件下干燥至恒重，得固体A；或者聚乙二醇室温溶于有机溶剂，加入催化剂Ⅱ和可降解聚合物，反应5-60min后，***沉淀并收集产物，透析纯化后冷冻干燥得固体产物B，所述可降解聚合物选自聚乙交酯、聚丙交酯、聚乙交酯丙交酯、聚己内酯中的一种或几种，且聚乙二醇与可降解聚合物的分子量之比为1∶0.1-1，所述催化剂Ⅰ为辛酸亚锡，所述催化剂Ⅱ为DBU，所述有机溶剂为DCM或THF；
步骤2、将固体A或固体B溶于硫乙醇，加入催化剂Ⅲ，室温反应6-24h，浓缩收集产物C；或者将固体A或固体B溶于DCM，加入催化剂Ⅳ，100-130℃回流2-12h，浓缩收集产物D，所述催化剂Ⅲ为AlCl3，所述催化剂Ⅳ为HI；
步骤3、将产物C或D溶于有机溶剂，按摩尔比加入1∶2-10的原料E和催化剂V，反应24-48h后，经浓缩的固体F，即为交联剂，所述有机溶剂为乙醇、DCM或THF；所述原料E为乙醛酸、糖醛酸或醛基苯甲酸；所述催化剂V为DMAP、EDC或者DCC。
步骤4、将壳聚糖与步骤3所得交联剂分别溶于水后混合，混合时壳聚糖、交联剂和水的重量比为1-50∶0.1-20∶10-100，即得水凝胶。
进一步的，所述糖醛酸为D-葡糖醛酸、D-半乳糖醛酸或D-甘露糖醛酸，所述醛基苯甲酸为邻醛基苯甲酸、间醛基苯甲酸或对醛基苯甲酸。
进一步的，所述水凝胶的粘度为0.1-10.0Pa·s。
本发明制备方法制备得到的水凝胶可用于药物或生物活性物质的载体被注射或植入在关节、肌肉、皮下、大脑等功能器官、组织部位，体内的降解时间可在1-180天范围内调节；也可被涂布于体表溃疡、创伤、眼、鼻、脸等部位。
本发明所述水凝胶的载药量：
(1)对于水溶液性的药物，最大载药量为饱和水溶液。
(2)非水溶性或低水溶性药物及固态药物可以直接搅拌混合水凝胶。
本发明水凝胶的具体配制过程如下：
(1)弱酸、中性或生理pH值的水或水溶液配制壳聚糖或其水溶性衍生物溶液，浓度为0.1-10.0％。
(2)用同样pH值的水或水溶液配制交联剂，浓度为0.1-25.0％。
(3)根据实际需求，取适量的壳聚糖溶液，按需加入药物混匀，再按需加入交联剂溶液，轻搅拌混匀，静置或转动，在0-60℃范围内的环境，1-100分钟内就可以交联成胶。
本发明的优点在于：
(1)本发明提供的水凝胶有比温敏水凝胶更宽广的应用范围，不仅在体内使用还可在体表使用；
(2)本发明提供的水凝胶在溶胶交联前可用不同号的针头注射，有利于微量注射；
(3)本发明提供的水凝胶的粘度和降解时间可调节，进而在较广范围内调节水凝胶的降解速率和药物释放速率；
(4)本发明提供的水凝胶的成胶条件温和，有利于保存生物活性物质的活性；冻干后的储存时间和储藏条件比较宽松，可在常温下运输，从而降低了储运和使用过程中的成本；
(5)本发明提供的水凝胶中主要成分是壳聚糖或其衍生物，壳聚糖具有一定的抗菌抑菌效果，所以该水凝胶天然具备一定的抗菌作用。
进一步分析，该水凝胶的主体材料是天然来源的壳聚糖，目前已广泛用在了医用敷料、化妆品等领域。另一重要组分为交联剂，其中的聚乙二醇也已广泛应用在药物、生化试剂、化妆品等领域；选择的可降解高分子是获得了各主要国家政府批准的医用生物材料；选择的醛基物质为低毒性或无毒性，当结合在高分子链上后就完全消除了它的毒性，细胞毒性试验已经验证了交联剂的良好生物相容性。最后，可降解材料和醛基在凝胶体系里含量极其低微，所以再一次确保了该水凝胶的生物安全性。
该水凝胶制备方法简便，即分别制备壳聚糖和交联剂的水溶液，临用前按所需比例混合后，壳聚糖与交联剂自发在低温、常温或体温条件下交联得到凝胶。由于该凝胶在生理环境中可自动交联，所以能最大程度保护药物蛋白的结构和生物活性。
实施例1：交联剂1的合成
0.5g mPEG(5000)溶于1mL DCM，加入10mg DBU；0.8g丙交酯(LA)溶于5mL DCM；将LA溶液移入mPEG溶液，搅拌10min；用***沉淀得到产物I。将产物I溶于60mL硫乙醇，再加入等摩尔量的AlCl3反应24小时；用DCM萃取，干燥得到产物II。将产物II溶于100mL DCM，然后加入5倍摩尔量的醛基苯甲酸和EDC，0.5倍摩尔量的DMAP，反应24小时；用***沉淀出产物III，即为交联剂1。用GPC测得交联剂1的数均和重均分子量(Mn,Mw)分别为10619和10848，多分散性指数为(Mw/Mn)为1.02。
实施例2：交联剂2的合成
0.5g mPEG(5000)溶于1mL DCM，加入10mg DBU；0.75g丙交酯(LA)和0.3g乙交酯(GA)溶于5mL DCM；将LA/GA溶液移入mPEG溶液，搅拌10min；用***沉淀得到产物I。将产物I溶于60mL硫乙醇，再加入等摩尔量的AlCl3反应24小时；用DCM萃取，干燥得到产物II。将产物II溶于100mL DCM，然后加入5倍摩尔量的醛基苯甲酸和EDC，0.5倍摩尔量的DMAP，反应24小时；用***沉淀出产物III，即为交联剂2。用GPC测得交联剂2的数均和重均分子量(Mn,Mw)分别为9820和10017，多分散性指数为(Mw/Mn)为1.03。
实施例3：交联剂3的合成
0.5g PEG(5000)溶于1mL DCM，加入10mg DBU；0.05g LA溶于5mL DCM；将LA溶液移入mPEG溶液，搅拌10min；用***沉淀得到产物I。将产物I溶于60mL硫乙醇，再加入等摩尔量的AlCl3反应24小时；用DCM萃取，干燥得到产物II。将产物II溶于100mL DCM，然后加入5倍摩尔量的醛基苯甲酸和EDC，0.5倍摩尔量的DMAP，反应24小时；用***沉淀出产物III，即为交联剂3。用GPC测得交联剂3的数均和重均分子量(Mn,Mw)分别为5403和5587，多分散性指数为(Mw/Mn)为1.03。
实施例4：交联剂4的合成
聚乙二醇经120℃条件下抽真空处理以除去水分，将除水后的聚乙二醇置于140℃、氮气保护条件下加入聚乙交酯和质量分数为0.2％的辛酸亚锡，反应6h后，收集不溶物，20℃条件下干燥至恒重，得产物I，且聚乙二醇与聚乙交酯的分子量之比为1∶0.1，聚乙二醇与聚乙交酯的质量比为8∶5；
将产物I与乙醛酸按重量比4∶3分别溶于有机溶剂后混合，反应14h后，经浓缩得产物II，即为交联剂4。
实施例5：交联剂5的合成
一种水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、聚乙二醇经120℃条件下抽真空处理以除去水分，将除水后的聚乙二醇置于160℃、氮气保护条件下加入聚丙交酯和质量分数为0.2％的辛酸亚锡，反应8h后，收集不溶物，35℃条件下干燥至恒重，得产物I，且聚乙二醇与聚丙交酯的分子量之比为1∶1.5，聚乙二醇与聚丙交酯的质量比为5∶2；
将产物I与糖醛酸按重量比5∶2分别溶于有机溶剂后混合，反应16h后，经浓缩得产物II，即为交联剂5。
实施例6：交联剂6的合成
聚乙二醇经120℃条件下抽真空处理以除去水分，将除水后的聚乙二醇置于150℃、氮气保护条件下加入聚乙交酯丙交酯和质量分数为0.2％的辛酸亚锡，反应7h后，收集不溶物，28℃条件下干燥至恒重，得产物I，聚乙二醇与聚乙交酯丙交酯的分子量之比为1∶0.8，聚乙二醇与聚乙交酯丙交酯的质量比为2∶1；将产物I与对醛基苯甲酸按重量比9∶5分别溶于有机溶剂后混合，反应15h后，经浓缩得产物II，即为交联剂6。
实施例7：交联剂7的合成
1g PEG(2000)溶于DCM，加入10mg DBU，再加入0.5g聚丙交酯乙交酯，搅拌10分钟；***沉淀出产物I，聚乙二醇和聚丙交酯的质量比为2∶1。将产物I与对醛基苯甲酸按重量比9:5溶于有机溶剂，反应24h后浓缩得产物II，即为交联剂7。
实施例8：水凝胶制备
取2g羧甲基壳聚糖溶液100mL水里；取0.025g交联剂溶于1mL水中。取500微升壳聚糖溶液，加入480微升水和20微升交联剂溶液，轻轻搅拌然后室温静置，5min后成胶。
实施例9：含蛋白的水凝胶制备
取1g牛血清白蛋白，溶于10mL磷酸缓冲液中。取500微升壳聚糖溶液，加入100微升白蛋白溶液、380微升水和20微升交联剂溶液，轻轻搅拌然后室温静置，5min后成胶。
综上所述，本发明提供的水凝胶的制备方法制备得到的水凝胶的有益效果在于：水凝胶可在蛋白、多肽药物缓释、干细胞输送载体等方面带来良好效果：在制备蛋白药物缓释制剂时，最大程度保持蛋白的活性，以及节省使用蛋白是首要考虑的问题，因为这关系到蛋白药物缓释制剂的可行性和经济性。本技术制备的水凝胶能够较好的解决这些关键问题，在温和的凝胶条件下，可以基本保证蛋白的活性没受到破坏，并且也没有蛋白在制备过程中流失。其次该水凝胶可以用不同口径的针头进行体内注射，使用方便。最后该水凝胶可以载药后在体表涂布，扩大了使用范围；该水凝胶的温和，及良好的生物相容性，是再生医学中输送治疗干细胞到缺损组织部位的优异载体。将细胞与该水凝胶简单混合后就可以注射到病损位置，使用简便和高效；该水凝胶还可以扩展到药膏和皮肤护理等使用领域。对使用高效、昂贵的蛋白促进溃疡、创伤口愈合，以及去皱、光洁皮肤的护理凝胶、贴膜等，该水凝胶是良好的载体，可以高效保护蛋白的活性。由于该水凝胶的缓释和可降解性，节省了蛋白的使用量，这对于产量低，单价昂贵的蛋白药物尤其有利。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：
将非降解原料A置于120-160℃、氮气保护条件下加入可降解原料B和第一催化剂，反应6-8h后，收集不溶物，20-35℃条件下干燥至恒重，得到嵌段共聚物；或将非降解原料A室温溶于第一有机溶剂，加入可降解原料B和第二催化剂，反应5-60min，***沉淀并收集产物，透析纯化后冷冻干燥得到嵌段共聚物；
当所述非降解原料A为聚乙二醇时，将所述嵌段共聚物与原料C按摩尔比1:(2-10)，溶于第二有机溶剂后，加入第三催化剂，反应24-48h后，浓缩得到交联剂；
当所述非降解原料A为聚乙二醇单甲醚时，将所述嵌段共聚物溶于硫乙醇，加入第四催化剂，室温反应6-24h，浓缩收集第一中间体；或所述嵌段共聚物溶于DCM，加入第五催化剂，100-130℃回流2-12h，浓缩收集第二中间体；将所述第一中间体或所述第二中间体溶于第二有机溶剂，加入原料C和第三催化剂，反应24-48h后，经浓缩得到交联剂；
将壳聚糖与所述交联剂分别溶于水后混合，混合时壳聚糖、交联剂和水的重量比为(1-50)∶(0.1-20)∶(10-100)，得到水凝胶；
所述非降解原料A为聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚；
所述可降解原料B为可降解聚合物，所述可降解聚合物选自聚乙交酯、聚丙交酯、聚乙交酯丙交酯、聚己内酯中的一种或几种；
所述原料C选自乙醛酸、糖醛酸、醛基苯甲酸中的一种或几种；
所述非降解原料A与所述可降解原料B的结合顺序包括AB、ABA、BAB中的一种或几种；
所述非降解原料A与所述可降解原料B的重量比为(1-5)：(0.1-5)；
所述非降解原料A与所述可降解原料B的分子量之比为1∶0.1-1；
所述第一催化剂为辛酸亚锡；
所述第一有机溶剂为DCM或THF；
所述第二催化剂为DBU；
所述第二有机溶剂为乙醇、DCM或THF；
所述第三催化剂为DMAP、EDC或DCC；
所述第四催化剂为AlCl3；
所述第五催化剂为HI。
2.如权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖为脱乙酰度50％-100％的壳聚糖、壳聚糖寡糖、壳聚糖硫酸酯、羧甲基壳聚糖、羟乙基壳聚糖中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为300-20000Da，所述聚乙交酯的平均分子量为500-20000Da，所述聚丙交酯的平均分子量为300-20000Da，所述聚乙交酯丙交酯的平均分子量为3000-20000Da，所述聚己内酯的平均分子量为3000-20000Da，所述聚乙交酯丙交酯中聚丙交酯与聚乙交酯的质量比为50∶50、65∶35、75∶25或85∶15。
4.如权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述糖醛酸为D-葡糖醛酸、D-半乳糖醛酸或D-甘露糖醛酸，所述醛基苯甲酸为邻醛基苯甲酸、间醛基苯甲酸或对醛基苯甲酸。
5.如权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述水凝胶的粘度为0.1-10.0Pa·s。
6.如权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为300-20000Da；所述壳聚糖的分子量在50,000-500,000Da之间。
7.一种蛋白质药物，其特征在于，包含如权利要求1至6任一项所述的水凝胶的制备方法制备得到的水凝胶以及分散于所述水凝胶中的药物蛋白。
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