CN1593385A - 可注射温敏配合物凝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可注射温敏配合物凝胶及其制备方法。其组分和含量按重量百分比如下：壳聚糖1.0～2.0，甘油磷酸盐1.9～4.5，磷酸氢二钠：0～0.5，明胶：0～1.25，0.1mol/l的HCl溶液或醋酸溶液：86.4～89.0，蒸馏水：8.1～10。配制固含量为1.1－2.2％的壳聚糖溶液；再配制配合物盐溶液；在持续搅拌的条件下，小心地将1份配合物盐溶液滴加入9份壳聚糖滤液中，最终溶液的pH值为6.0～8.0，在凝胶化温度处和超过该温度处，形成整体凝胶。制备的配合物盐，通过调节配方，大幅度降低凝胶支架中的含盐量，用于包裹一些耐盐性较差的药物和细胞，拓宽了应用范围。

Description

可注射温敏配合物凝胶及其制备方法

                                技术领域

本发明属于材料科学技术领域，特别涉及可注射温敏配合物凝胶及其制备方法。

                                背景技术

可注射凝胶支架材料是生物材料的一种，其在室温下是液态，可包裹活性细胞和治疗药物，当注射到指定位置后，在体温、pH值、离子浓度或其它条件作用下，在注射位置发生相转变形成凝胶支架。可注射凝胶支架具有易于操作、塑型方便、可降低手术难度、减少手术创伤等优点，可用于药物传递、组织修复和细胞培养等领域，具有很高的医用价值和广泛的应用前景。

壳聚糖是葡萄糖胺和乙酰氨基葡糖的共聚物，可由甲壳素在碱性条件下脱乙酰化制备，是一种具有良好生物相容性和生物可降解性的天然阳离子多糖，人们对壳聚糖纯凝胶及其与其它聚合物形成的配合物凝胶的性质已进行了较多的研究。近年来，人们开始研究将壳聚糖作为可注射凝胶支架材料。在Chenite A，Chaput C，Wang D.Novel injectable neutral solutions ofchitosan form biodegradable gels in situ，Biomaterials，2000，21：2155-2161的文献报道中，Chenite等人首次采用壳聚糖/β-甘油磷酸钠制备了一种可注射中性壳聚糖凝胶体系，该体系在室温下呈液态，体温37℃下凝胶，被成功地应用于在生物体内传递生物活性生长因子，同时也被用作包裹活性软骨细胞的基体制备一种可注射凝胶必须要考虑各种因素，除了必须具有很好的流变性能以方便注射外，还应具有快速响应性和一定的凝胶强度，若凝胶时间过长或凝胶强度较差，注射后将会导致不希望发生的流动或破裂。然而，要使这种壳聚糖凝胶溶液在体温下凝胶，所用盐的浓度须达到4.0％w/w以上，如果要使其能在更低的温度下凝胶，获得在体温下更短的凝胶时间和更大的凝胶强度，还需进一步增大体系的含盐量，这对包裹一些耐盐性较差的药物和细胞都很不利。此外，有关生物相容性实验研究表明，这种壳聚糖凝胶溶液注射入老鼠的后爪后会导致急性炎症，炎症的严重程度与壳聚糖的脱乙酰度有关，脱乙酰度低的壳聚糖体系要比脱乙酰度高的产生更为严重的炎症反应。因此，对于壳聚糖基可注射凝胶溶液，除了须选用脱乙酰度比较高的壳聚糖外，还有必要尝试用部分其他生物相容性更好的生物材料替代壳聚糖，降低体系中壳聚糖的含量，减少产生炎症反应的可能。

                                发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明制备的配合物盐，可以通过调节配合物盐的组成和含量，在不增加凝胶支架中的含盐量的同时，任意调节配合物凝胶支架的初始凝胶化温度和体温下的凝胶时间和凝胶强度。并且，可在保持凝胶支架优良性能的同时，通过调节配方，大幅度降低凝胶支架中的含盐量，可用于包裹一些耐盐性较差的药物和细胞，拓宽了其应用范围。

本发明提供了一种可注射温敏配合物凝胶，其组分和含量按重量百分比如下：

壳聚糖：                     1.0～2.0

甘油磷酸盐：                 1.9～4.5

磷酸氢二钠：                 0～0.5

明胶：                       0～1.25

0.1mol/l的HCl溶液或醋酸溶液：86.4～89.0

蒸馏水：                     8.1～10

其中：甘油磷酸盐包括甘油磷酸钠、甘油磷酸钾、甘油磷酸钙；

甘油磷酸盐为GP，α-甘油磷酸钠(α-GP)和β-甘油磷酸钠(β-GP)的混合物；α-GP在GP中的混合比例为0-30％。

制备可注射温敏配合物凝胶的制备方法：包括以下步骤：

1)配制固含量为1.1-2.2％的壳聚糖溶液，溶剂为0.1mol/l的盐酸溶液或醋酸溶液，室温溶解1-3小时后，滤去不溶物质。

2)配制配合物盐溶液，溶剂为蒸馏水，其中磷酸氢二钠的固含量为0-5％，甘油磷酸盐混合物(GP，α-甘油磷酸钠(α-GP)和β-甘油磷酸钠(β-GP)的混合物)的固含量为20-60％。

3)在持续搅拌的条件下，小心地将1份配合物盐溶液滴加入9份壳聚糖滤液中，得到均一清晰的溶液，再继续搅拌10～40min，即得壳聚糖配合物溶液。最终溶液的pH值为6.0～8.0，该溶液室温下呈液态，升温后，在初始凝胶化温度(IGT)处和超过该温度处，溶液不再流动，形成整体凝胶。

本发明还可以用明胶部分替代壳聚糖，方法如下：

配制固含量为1-2.5％的明胶溶液，溶剂为蒸馏水，加热溶解。冷却后，滤去不溶物质；取0-5份明胶溶液与5份按上述方法配制的壳聚糖配合物溶液混合，搅拌均匀，最后得到均一清晰的溶液，溶液的pH值6.0～8.0；该溶液室温下呈液态，在初始凝胶化温度和更高的温度处，溶液不再流动，形成整体凝胶。

本发明制备了一种以多种磷酸盐按比例混合的理想试剂，这种试剂可在保持凝胶支架原有优良性能的基础上，在不增加体系盐含量的同时，赋予凝胶支架更好的流变性能，更宽的调节IGT的能力，更为快速的热响应能力，更大的凝胶强度。并且，可通过调节配方，在保持凝胶支架优良性能的基础上，降低体系的含盐量。本发明选用明胶作为部分替代壳聚糖的理想生物材料。

本发明的创新点在于：

1.制备了一种适宜的试剂，该试剂可在保持凝胶支架原有优良性能的基础上，在不增加体系含盐量的同时，可通过调节配合物盐的组成和含量，任意调节配合物凝胶支架的初始凝胶化温度和体温下的凝胶时间和凝胶强度。

2.制备了一种适宜的试剂，该试剂可在保持凝胶支架优良性能的基础上，降低体系的含盐量。

3.选用明胶作为部分替代壳聚糖的理想基材，在大量替代壳聚糖的同时，能保持凝胶支架原有优良性能。

本发明采用明胶部分替代壳聚糖，降低了凝胶支架中壳聚糖的用量，将会进一步改善凝胶支架的生物相容性，大大减弱有可能由壳聚糖导致的急性炎症反应。

                             具体实施方式

实施例1.现有技术：

精确称取1.0g的壳聚糖加入45ml 0.1mol/l的HCl溶液中，室温溶解2小时后，用G3玻璃砂芯漏斗过滤，滤去不溶物质，取9ml壳聚糖滤液。称取420mg的β-GP溶解于1ml蒸馏水中，在持续搅拌的条件下，小心地滴加入壳聚糖滤液中，最后得到均一清晰的溶液，再继续搅拌约20min。最终溶液的pH值为7.0。

所制备配合物溶液在室温下呈液态，于体温37℃下凝胶，37℃下凝胶时间约10min，凝胶强度约0.126KPa。

实施例2.

精确称取1.0g的壳聚糖加入45ml 0.1mol/L的HCl溶液中，室温溶解2小时后，用G3玻璃砂芯漏斗过滤，滤去不溶物质，取9ml壳聚糖滤液。称取420mg的GP(α-GP在GP中的百分含量为30％w/w)溶解于lml蒸馏水中，在持续搅拌的条件下，小心地滴加入壳聚糖滤液中，最后得到均一清晰的溶液，再继续搅拌约20min。最终溶液的pH值为7.15。

该配合物溶液，与实施例1中单独使用β-GP的体系相比，在不增加体系含盐量的同时，IGT由37℃下降至29℃，37℃下凝胶化时间由10min缩短到200s，并且凝胶强度增大了4倍左右。

实施例3.

精确称取1.0g的壳聚糖加入45ml 0.1mol/L的HCl溶液中，室温溶解2小时后，用G3玻璃砂芯漏斗过滤，滤去不溶物质，取9ml壳聚糖滤液。称取50mg磷酸氢二钠和200mg β-GP溶解于1.0ml蒸馏水中，在持续搅拌的条件下，小心地滴加入壳聚糖滤液中，最后得到均一清晰的溶液，再继续搅拌约20min。最终溶液的pH值为6.95。

该配合物溶液可在37℃下凝胶，37℃下的凝胶化时间和凝胶强度与实施例1中单独使用β-GP的体系相当，但体系中的含盐量由4.0％w/w下降至2.4％w/w，含盐量下降了40％。

实施例4.

精确称取1.0g的壳聚糖加入45ml 0.1mol/L的HCl溶液中，室温溶解2小时后，用G3玻璃砂芯漏斗过滤，滤去不溶物质，取9ml壳聚糖滤液。称取50mg磷酸氢二钠和200mg β-GP溶解于1.0ml蒸馏水中，在持续搅拌的条件下，小心地滴加入壳聚糖滤液中，最后得到均一清晰的溶液，再继续搅拌约20min。最终溶液的pH值为7.0。

精确称取1.0g明胶溶于50ml蒸馏水中，置于50℃烘箱中加热溶解，用G3玻璃砂芯漏斗过滤，滤去不溶物质。冷却后，取10g明胶溶液与10g壳聚糖配合物溶液混合，搅拌均匀，最后得到均一清晰的溶液。最终溶液的pH值为7.0。

这种配方的凝胶溶液可在37℃下凝胶；与实施例1中单独使用β-GP的体系相比，其37℃下的凝胶化时间与凝胶强度基本保持不变。然而，体系的含盐量由4.0％w/w下降为1.2％w/w，含盐量下降了70％，并且壳聚糖的固含量由2.0％w/w左右下降为1.0％w/w，壳聚糖含量下降了50％。

本发明公开和提出的可注射温敏配合物凝胶及其制备方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变原料、工艺参数、结构设计等环节实现。本发明的产品和方法已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和产品进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (3)

1.一种可注射温敏配合物凝胶，其组分和含量按重量百分比如下：

壳聚糖：                       1.0～2.0

甘油磷酸盐：                   1.9～4.5

磷酸氢二钠：                   0～0.5

明胶：                         0～1.25

0.1mol/1的HCl溶液或醋酸溶液：86.4～89.0

蒸馏水：                       8.1～10

其中：甘油磷酸盐包括甘油磷酸钠、甘油磷酸钾、甘油磷酸钙；

甘油磷酸盐为GP，α-甘油磷酸钠(α-GP)和β-甘油磷酸钠(β-GP)的混合物；α-GP在GP中的混合比例为0～30％。

2.一种可注射温敏配合物凝胶的制备方法：包括以下步骤：

1)配制固含量为1.1-2.2％的壳聚糖溶液，溶剂为0.1mol/l的盐酸溶液或醋酸溶液，室温溶解1-3小时后，滤去不溶物质；

2)配制配合物盐溶液，溶剂为蒸馏水，其中磷酸氢二钠的固含量为0-5％，甘油磷酸盐混合物(GP，α-甘油磷酸钠(α-GP)和β-甘油磷酸钠(β-GP)的混合物)的固含量为20-60％；

3)在持续搅拌的条件下，小心地将1份配合物盐溶液滴加入9份壳聚糖滤液中，得到均一清晰的溶液，再继续搅拌10～40min；最终溶液的pH值为6.0～8.0，该溶液室温下呈液态，升温后，在初始凝胶化温度(IGT)处和超过该温度处，溶液不再流动，形成整体凝胶。

3.如权利要求2所述的一种可注射温敏配合物凝胶的制备方法：还包括以下步骤：

配制固含量为1-2.5％的明胶溶液，溶剂为蒸馏水，加热溶解；冷却后，滤去不溶物质；取0-5份明胶溶液与5份权利要求2方法配制的壳聚糖配合物溶液混合，搅拌均匀，最后得到均一清晰的溶液，溶液的pH值6.0～8.0；该溶液室温下呈液态，在初始凝胶化温度和更高的温度处，溶液不再流动，形成整体凝胶。