CN111234263A - 一种可注射聚乙二醇活性水凝胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可注射聚乙二醇活性水凝胶的制备方法，通过寡聚乙二醇的二羟基与马来酸酐和硫代苹果酸在三氟甲磺酸钪催化的温和条件下发生缩聚反应，合成的水凝胶前体含有多个巯基和双键，再通过巯‑烯“点击”反应，凝胶前体中双键与巯基能全部高效地完成反应，形成可注射水凝胶。本发明方法中水溶性PEG衍生物产率高，且无各自前体的残留。凝胶化时间观察分析显示可以通过pH值的微调来改变凝胶化时间，以适应将来临床原位成型的实际操作需要。

Description

一种可注射聚乙二醇活性水凝胶的制备方法
技术领域
本发明属于医用材料制造技术领域，涉及一种可注射聚乙二醇活性水凝胶的制备方法。
背景技术
随着人们对创伤、畸形以及肿瘤手术等原因造成的骨缺损的修复要求以及种植修复的功能和美学追求日益提高，不论是骨整形修复还是口腔种植修复都常常会面临因骨量不足而不得不依赖于骨移植等方法才能实现骨再生和功能修复的尴尬情况，这也是临床上最常遇到的一大挑战。
PEG因其亲水性、无毒性、无致敏性以及降解产物能被机体迅速排除体外等优点而被认为是目前最好的人工合成的医用大分子材料之一。目前PEG水凝胶的获得通常是先将PEG的端羟基修饰成可进行化学交联的功能性基团，然后通过化学交联进行凝胶化。但是存在亲水性聚合物的巯基和双键的合成步骤多繁琐且花费昂贵；还存在诸如官能团数目少及功能化基团合成复杂、生物相容性受影响等问题。二羟基寡聚乙二醇(dihydroxyl poly(ethylene glycol),DHPEG)是化工产业基本原材料之一，价格便宜且可以直接从市场获得。因此，从推广应用的角度来看，基于DHPEG为基础材料的多功能PEG水凝胶的合成则非常值得关注。但如何利用容易获得的原材料和简便温和的合成方法制备出生物相容性好的多功能性官能团的PEG凝胶前体，是制备医用PEG凝胶的关键所在。
发明内容
本发明的目的是提供一种可注射聚乙二醇活性水凝胶的制备方法，通过以下步骤实现：
(1)合成含多个双键的凝胶前体(poly(oligo(ethylene glycol)maleate),POEGM)
在250mL茄型瓶中将二羟基寡聚乙二醇(Dihydroxyl oligo(ethylene glycol),OEG9)(40.0g，1.0mol)与甲苯在110℃油浴中进行共沸除水后，加入马来酸(11.6g，1.0mol)和催化剂三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在氮气保护下80℃酯化12小时，后缓慢升温至100℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水中，置于醋酸纤维素透析袋中放入2L0.01M浓度的PBS中透析1W以除掉催化剂。换水间隔频率依次1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)12h(8次)、以及24h(2次)。再真空冷冻干燥，获得产物41.6g，产率为87％。本步骤中在三氟甲磺酸钪催化条件下将寡聚乙二醇同马来酸进行缩合聚合反应，形成含有多个双键的凝胶前体POEGM。POEGM缩聚反应化学式：
Figure BDA0002366780470000021
(2)合成含多个巯基的凝胶前体(poly(oligo(ethylene glycol)mercaptosuccinate),POEGMS)在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)和硫代苹果酸(15.0g，1.0mol)和催化剂三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在80℃下酯化12小时，后缓慢升温至120℃，缩合聚合12小时。将粗产物溶解于水溶液中，透析7d除掉催化剂。置于在醋酸纤维素透析袋中放入2L的0.01M PBS中透析1w以除掉催化剂。换水间隔频率依次为1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)、12h(8次)及24h(2次)。真空冷冻干燥，获得产物为42.1g，产率为81％。本步骤中在三氟甲磺酸钪催化条件下将寡聚乙二醇同硫代苹果酸进行缩合聚合反应，形成多个巯基的凝胶前体POEGMS。POEGMS缩聚反应化学式：
Figure BDA0002366780470000022
(3)凝胶的制备及凝胶化时间的计算：先将以上合成的两种前体均按照5％、10％、20％(固含量，wt％)分别溶解在pH为7.0、7.4、8.0的PBS溶液中(n＝3)，形成等摩尔的可点击基团(equimolar“clickable”groups)的凝胶前体溶液。再将37℃预热的两种液体状凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架。通过瓶反转法(test-tube inverting method)计算其成凝胶时间(即不时倒置小瓶，当观察到瓶中无液体流动时的时间即为凝胶化时间)。本步骤将37℃预热的两种凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架。不需要额外的催化剂，引发剂或光刺激。在pH7.4和37℃的条件(相似于人体生理条件)，凝胶化时间从2分钟降低到30秒内，可以满足临床的注射操作的需要，结果也提示凝胶化时间可通过pH值得大小的微调来改变其可注射的时间，以适应不同的今后不同的临床需求。
本发明提供一种可注射聚乙二醇活性水凝胶的制备方法，该方法通过寡聚乙二醇的二羟基与马来酸酐和硫代苹果酸在三氟甲磺酸钪催化的温和条件下发生缩聚反应，合成的水凝胶前体含有多个巯基和双键，水溶性PEG衍生物产率高，且无各自前体的残留。再通过巯-烯“点击”反应，凝胶前体中双键与巯基能全部高效地完成反应，形成水凝胶的分子骨架即可注射水凝胶，凝胶化时间观察分析显示可以通过pH值的微调来改变凝胶化时间，以适应将来临床原位成型的实际操作需要。本发明不需要额外的催化剂，引发剂或光刺激。在pH7.4和37℃的条件(相似于人体生理条件)，凝胶化时间从约2分钟降低到约30秒内，可以满足临床的注射操作的需要，结果也提示凝胶化时间可通过pH值得大小的微调来改变其可注射的时间，以适应不同的今后不同的临床需求。
附图说明
图1是POEGM和POEGMS在37℃发生巯-烯“点击”反应示意图。
图2是不同固含量水凝胶的流变行为检测，其中G’：储能模量，G”：损耗模量。
图3是不同固含量水凝胶的降解曲线。
具体实施方式
本发明结合附图和实施例作进一步的说明。只是为更好地说明本发明的特征，并不完全包含本发明的所有内容。
实施例一
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)与甲苯在110℃油浴中进行共沸除水后，加入马来酸(11.6g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在氮气保护下80℃酯化12小时，后缓慢升温至100℃，缩合聚合12小时。将粗产物溶解于水中，置于醋酸纤维素透析袋中放入2L 0.01M浓度的PBS中透析1W以除掉催化剂。换水间隔频率依次1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)12h(8次)、以及24h(2次)。再真空冷冻干燥，获得产物POEGM 41.6g。POEGM缩聚反应化学式：
Figure BDA0002366780470000031
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)和硫代苹果酸(15.0g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在80℃下酯化12小时，后缓慢升温至120℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水溶液中，透析7d除掉催化剂。置于在醋酸纤维素透析袋中放入2L的0.01M PBS中透析1w以除掉催化剂。换水间隔频率依次为1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)、12h(8次)及24h(2次)。真空冷冻干燥，获得产物POEGMS 42.1g。POEGMS缩聚反应化学式：
Figure BDA0002366780470000032
先将以上合成的两种前体均按照5％(固含量，wt％)分别溶解在pH为7.0的PBS溶液中(n＝3)，形成等摩尔的可点击基团(equimolar“clickable”groups)的凝胶前体溶液。再将37℃预热的两种凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架。
实施例二
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)与甲苯在110℃油浴中进行共沸除水后，加入马来酸(11.6g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在氮气保护下80℃酯化12小时，后缓慢升温至100℃，缩合聚合12小时。将粗产物溶解于水中，置于醋酸纤维素透析袋中放入2L 0.01M浓度的PBS中透析1W以除掉催化剂。换水间隔频率依次1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)12h(8次)、以及24h(2次)。再真空冷冻干燥，获得产物POEGM 41.6g。
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)和硫代苹果酸(15.0g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在80℃下酯化12小时，后缓慢升温至120℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水溶液中，透析7d除掉催化剂。置于在醋酸纤维素透析袋中放入2L的0.01M PBS中透析1w以除掉催化剂。换水间隔频率依次为1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)、12h(8次)及24h(2次)。真空冷冻干燥，获得产物POEGMS 42.1g。
先将以上合成的两种前体均按照5％(固含量，wt％)分别溶解在pH为7.4的PBS溶液中(n＝3)，形成等摩尔的可点击基团(equimolar“clickable”groups)的凝胶前体溶液。再将37℃预热的两种凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架。
实施例三
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)与甲苯在110℃油浴中进行共沸除水后，加入马来酸(11.6g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在氮气保护下80℃酯化12小时，后缓慢升温至100℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水中，置于醋酸纤维素透析袋中放入2L 0.01M浓度的PBS中透析1W以除掉催化剂。换水间隔频率依次1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)12h(8次)、以及24h(2次)。再真空冷冻干燥，获得产物POEGM 41.6g。
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)和硫代苹果酸(15.0g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在80℃下酯化12小时，后缓慢升温至120℃，缩合聚合12小时。将粗产物溶解于水溶液中，透析7d除掉催化剂。置于在醋酸纤维素透析袋中放入2L的0.01M PBS中透析1w以除掉催化剂。换水间隔频率依次为1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)、12h(8次)及24h(2次)。真空冷冻干燥，获得产物POEGMS 42.1g。
先将以上合成的两种前体均按照5％(固含量，wt％)分别溶解在pH为8.0的PBS溶液中(n＝3)，形成等摩尔的可点击基团(equimolar“clickable”groups)的凝胶前体溶液。再将37℃预热的两种凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架。
实施例四
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)与甲苯在110℃油浴中进行共沸除水后，加入马来酸(11.6g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在氮气保护下80℃酯化12小时，后缓慢升温至100℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水中，置于醋酸纤维素透析袋中放入2L 0.01M浓度的PBS中透析1W以除掉催化剂。换水间隔频率依次1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)12h(8次)、以及24h(2次)。再真空冷冻干燥，获得产物POEGM 41.6g。
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)和硫代苹果酸(15.0g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在80℃下酯化12小时，后缓慢升温至120℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水溶液中，透析7d除掉催化剂。置于在醋酸纤维素透析袋中放入2L的0.01M PBS中透析1w以除掉催化剂。换水间隔频率依次为1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)、12h(8次)及24h(2次)。真空冷冻干燥，获得产物POEGMS 42.1g。
先将以上合成的两种前体均按照10％(固含量，wt％)分别溶解在pH为7.0的PBS溶液中(n＝3)，形成等摩尔的可点击基团(equimolar“clickable”groups)的凝胶前体溶液。再将37℃预热的两种凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架。
实施例五
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)与甲苯在110℃油浴中进行共沸除水后，加入马来酸(11.6g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在氮气保护下80℃酯化12小时，后缓慢升温至100℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水中，置于醋酸纤维素透析袋中放入2L 0.01M浓度的PBS中透析1W以除掉催化剂。换水间隔频率依次1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)12h(8次)、以及24h(2次)。再真空冷冻干燥，获得产物POEGM 41.6g。
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)和硫代苹果酸(15.0g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在80℃下酯化12小时，后缓慢升温至120℃，缩合聚合12小时。将粗产物溶解于水溶液中，透析7d除掉催化剂。置于在醋酸纤维素透析袋中放入2L的0.01M PBS中透析1w以除掉催化剂。换水间隔频率依次为1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)、12h(8次)及24h(2次)。真空冷冻干燥，获得产物POEGMS 42.1g。
先将以上合成的两种前体均按照10％(固含量，wt％)分别溶解在pH为7.4的PBS溶液中(n＝3)，形成等摩尔的可点击基团(equimolar“clickable”groups)的凝胶前体溶液。再将37℃预热的两种凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架。
实施例六
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)与甲苯在110℃油浴中进行共沸除水后，加入马来酸(11.6g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在氮气保护下80℃酯化12小时，后缓慢升温至100℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水中，置于醋酸纤维素透析袋中放入2L 0.01M浓度的PBS中透析1W以除掉催化剂。换水间隔频率依次1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)12h(8次)、以及24h(2次)。再真空冷冻干燥，获得产物POEGM 41.6g。
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)和硫代苹果酸(15.0g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在80℃下酯化12小时，后缓慢升温至120℃，缩合聚合12小时。将粗产物溶解于水溶液中，透析7d除掉催化剂。置于在醋酸纤维素透析袋中放入2L的0.01M PBS中透析1w以除掉催化剂。换水间隔频率依次为1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)、12h(8次)及24h(2次)。真空冷冻干燥，获得产物POEGMS 42.1g。
先将以上合成的两种前体均按照10％(固含量，wt％)分别溶解在pH为8.0的PBS溶液中(n＝3)，形成等摩尔的可点击基团(equimolar“clickable”groups)的凝胶前体溶液。再将37℃预热的两种凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架.
实施例七
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)与甲苯在110℃油浴中进行共沸除水后，加入马来酸(11.6g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在氮气保护下80℃酯化12小时，后缓慢升温至100℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水中，置于醋酸纤维素透析袋中放入2L 0.01M浓度的PBS中透析1W以除掉催化剂。换水间隔频率依次1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)12h(8次)、以及24h(2次)。再真空冷冻干燥，获得产物POEGM 41.6g。
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)和硫代苹果酸(15.0g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在80℃下酯化12小时，后缓慢升温至120℃，缩合聚合12小时。将粗产物溶解于水溶液中，透析7d除掉催化剂。置于在醋酸纤维素透析袋中放入2L的0.01M PBS中透析1w以除掉催化剂。换水间隔频率依次为1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)、12h(8次)及24h(2次)。真空冷冻干燥，获得产物POEGMS 42.1g。
先将以上合成的两种前体均按照20％(固含量，wt％)分别溶解在pH为7.0的PBS溶液中(n＝3)，形成等摩尔的可点击基团(equimolar“clickable”groups)的凝胶前体溶液。再将37℃预热的两种凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架。
实施例八
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)与甲苯在110℃油浴中进行共沸除水后，加入马来酸(11.6g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在氮气保护下80℃酯化12小时，后缓慢升温至100℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水中，置于醋酸纤维素透析袋中放入2L 0.01M浓度的PBS中透析1W以除掉催化剂。换水间隔频率依次1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)12h(8次)、以及24h(2次)。再真空冷冻干燥，获得产物POEGM 41.6g。
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)和硫代苹果酸(15.0g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在80℃下酯化12小时，后缓慢升温至120℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水溶液中，透析7d除掉催化剂。置于在醋酸纤维素透析袋中放入2L的0.01M PBS中透析1w以除掉催化剂。换水间隔频率依次为1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)、12h(8次)及24h(2次)。真空冷冻干燥，获得产物POEGMS 42.1g。
先将以上合成的两种前体均按照20％(固含量，wt％)分别溶解在pH为7.4的PBS溶液中(n＝3)，形成等摩尔的可点击基团(equimolar“clickable”groups)的凝胶前体溶液。再将37℃预热的两种凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架。
实施例九
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)与甲苯在110℃油浴中进行共沸除水后，加入马来酸(11.6g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在氮气保护下80℃酯化12小时，后缓慢升温至100℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水中，置于醋酸纤维素透析袋中放入2L 0.01M浓度的PBS中透析1W以除掉催化剂。换水间隔频率依次1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)12h(8次)、以及24h(2次)。再真空冷冻干燥，获得产物POEGM 41.6g。
在250mL茄型瓶中将OEG9(40.0g，1.0mol)和硫代苹果酸(15.0g，1.0mol)和三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)(5.0g,1.0mol)，在80℃下酯化12小时，后缓慢升温至120℃，缩合聚合12小时，将粗产物溶解于水溶液中，透析7d除掉催化剂。置于在醋酸纤维素透析袋中放入2L的0.01M PBS中透析1w以除掉催化剂。换水间隔频率依次为1h(3次)、2h(3次)、6h(4次)、12h(8次)及24h(2次)。真空冷冻干燥，获得产物POEGMS 42.1g。
先将以上合成的两种前体均按照20％(固含量，wt％)分别溶解在pH为8.0的PBS溶液中(n＝3)，形成等摩尔的可点击基团(equimolar“clickable”groups)的凝胶前体溶液。再将37℃预热的两种凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架。
实施例十
采用TA AR-G2旋转流变仪来表征样品的流变特性。将实施例二，例五，例八的样本放入直径为20mm的平行夹板中。检查开始前将测试温度为37℃；角频率扫描测试范围为0.05到50rad/s；固定的应变设为2％。储能模量和损耗模量分别用和表示。
如图2所示，所有固含量的水凝胶的储能模量远大于损耗模量，表明所检测的材料呈固态，主要发生弹性形变。其储能模量G’随前体固含量增加而增加。当前体固含量从5％增加到20％时，储能模量从0.7kPa增加到69.2kPa。在测试所采用的角频率范围内，几乎所有的储能模量G’都不随频率的变化而变化，这表明凝胶的交联结构非常完善，随着固含量的增加其弹性也逐渐加强。
实施例十一
我们将所制备的水凝胶水解的实验条件设定为近似于人体生理温度的环境，以期在最大程度上模仿体内降解的过程。将实施例二，例五，例八的样本各取1ml的凝胶置于37℃水浴的10ml PBS溶液中(0.01M，pH＝7.4，n＝3×19)，并每天更换新鲜PBS溶液,按拟定的时间间隔(0.5、1、2、3、4、5、6、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29(d))取出水凝胶样品，去离子水冲洗3次，冷冻干燥后称重。最后通过凝胶的质量损失分数与降解时间的关系曲线呈现水凝胶的降解过程。
如图1所示，凝胶固含量为5％的水凝胶会在5天内快速降解，但固含量为10％和20％的水凝胶的降解则明显分为两个阶段。在第一阶段(2w内)，凝胶的质量损失非常少，仅有微小变化。这进一步表明本研究中所制备的水凝胶过程中的巯-烯“点击”反应的高效性，很少有未反应的前体，仅在极少数可能不完全“点击”反应的部位发生酯键水解断裂。在第二阶段(2-4w)，凝胶质量持续迅速减少降解成指数级加快，直至25-29天后逐渐完全降解。
实施例十二
对于生物安全性评价，我们采用ISO标准(ISO 10993-1:1997)。我们分别用Hela细胞(TCHu187，中国科学院典型培养物保藏委员会细胞库)和成骨前体细胞(MC3T3-E1，中国科学院典型培养物保藏委员会细胞库)对将实施例二，例五，例八的样本浸提液进行了细胞相容性进行了评价；利用溶血反应实验作为评价材料血液相容性的快速毒性测试指标。所有样本都具有较好的细胞相容性。
实施例十三
分别将0.2g POEGM和POEGMS溶解于2ml(10％固含量)以及1ml(20％固含量)的含有10％FBS的αMEM培养基中，过滤除菌后备用。调节各自PH值调至7.2后。将两种凝胶前体溶液等体积混匀后，在未凝胶化前迅速将其加入的96孔板中，每孔100μl，待其自然凝胶化。
成骨前体细胞在凝胶表面粘附、增殖及铺展实验表明，成骨前体细胞在固含量为10％和20％的水凝胶表面能较好的粘附、铺展和增殖，在成骨诱导性培养条件下可成功地发生成骨性分化。
实施例十四
为进一步优选出合适固含量的水凝胶，我们分别观察了直接荷载成骨前体细胞以及细胞团块在凝胶内的入侵生长情况。
配置固含量为10％和20％固含量的凝胶前体溶液。将处于指数生长期成骨前体细胞悬液将细胞悬液与制备好的未凝胶化的凝胶溶液的迅速混合均匀，进行细胞荷载生长观察实验和细胞入侵生长观察实验。结果表明，固含量为10％和20％的水凝胶均能荷载成骨前体细胞并维持其活性，细胞能成功地入侵生长于凝胶内部；但10％固含量的水凝胶在细胞生长和细胞入侵二方面表现更为优异，是一个较具骨移植修复应用前景的水凝胶材料。

Claims (6)

1.一种可注射聚乙二醇活性水凝胶的制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
(1)合成含多个双键的凝胶前体：在250mL茄型瓶中将化学纯寡聚乙二醇与甲苯在110℃油浴中进行共沸除水后，加入马来酸和催化剂，在氮气保护下80℃酯化12小时，后缓慢升温至100℃，缩合聚合反应12小时，将粗产物溶解于水中，置于醋酸纤维素透析袋中放入2L0.01M浓度的PBS中透析1W以除掉催化剂，再真空冷冻干燥，获得凝胶前体POEGM；
(2)合成含多个巯基的凝胶前体：同步骤(1)一样，将OEG9和硫代苹果酸和催化剂，在80℃下反应12小时，后缓慢升温至120℃，缩合聚合反应12小时，将粗产物溶解于水溶液中，透析去除催化剂，置于在醋酸纤维素透析袋中放入2L的0.01M PBS中透析以去除催化剂，真空冷冻干燥，获得凝胶前体POEGMS；
(3)凝胶的制备及凝胶化时间的计算：先将步骤(1)和步骤(2)合成的两种前体分别溶解在PBS溶液中，形成等摩尔的可点击基团的凝胶前体溶液，再将37℃预热的两种凝胶前体POEGM和POEGMS按照等摩尔比可“点击”官能团在小瓶中混合均匀后发生巯烯点击反应形成水凝胶的分子骨架，通过瓶反转法计算其成凝胶时间。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)透析时换水间隔频率依次1hⅹ3次、2hⅹ3次、6hⅹ4次、12hⅹ8次、以及24hⅹ2次。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中两种前体分别按照5％、10％、20％溶解在PBS溶液中，PBS溶液的pH分别为7.0、7.4、8.0。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中发生巯烯点击反应的条件是在pH7.4和37℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述瓶反转法计算其成胶时间是：，不时倒置小瓶，当观察到瓶中无液体流动时的时间即为成凝胶时间。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中的催化剂选用三氟甲磺酸钪。
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