专利名称：载药用可膨胀凝胶材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种可膨胀凝胶材料的制备方法，特别是一种载药用可膨胀凝胶材料的制备方法。
背景技术：
在支架中添加药物，药物会从支架中缓慢释放出来，这种药物的局部释放，既可以发挥长时间的疗效，省去多次体外注射，也可以使药物对身体其他部分的副作用降到最小。 目前，很多专利技术里，通过在支架表面添加药物缓释涂层。由于植入材料在刚植入体内时3天内易发生炎症反应，从而影响周围组织的正常长入，如能在植入材料里负载抗炎性的药物，将对植入材料行使其正常功能产生重要影响。因此，制备负载药物的植入性材料具有重要意义。前期，我们已经开发了聚丙烯酸类高吸水性树脂作为新型自行膨胀填充物材料，其具备很好的膨胀性及力学强度。材料在作为体内植入使用时，需要充分考虑到材料的生物相容性。而天然高分子由于具有很好的生物相容性，常用于体内植入材料。在专利 201010600549. 6中，公开了聚丙烯酸钠与易形成凝胶的明胶、果胶、壳聚糖等材料的复合凝胶的形成工艺。由于丝素等蛋白质具有氨基羧基等功能键，可与很多药物作用，从而作为良好的药物载体，而聚丙烯酸钠凝胶具有多孔性，有利于药物的释放，因此开发聚丙烯酸与丝素等蛋白质复合凝胶对于制备载药可膨胀凝胶具有重要意义，最终得到载药的聚丙烯酸钠与丝素等蛋白质的复合凝胶，具有良好的抗菌性、抗炎性、吸水膨胀性以及生物相容性，这些功能将使复合凝胶不仅可用于生物医用材料领域，也可用于农林业、石油化工等领域。目前，还没有聚丙烯酸与蛋白质复合凝胶的制备技术报道。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种载药用可膨胀凝胶材料。本发明的目的之二在于提供该材料的制备方法。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案
一种载药可膨胀凝胶材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为
a.原料的组成及质量百分含量为 天然高分子1_30%， 丙烯酸类单体 10%-50%， 表面活性剂 0-10%， 交联剂 0. 1%-1%， 自由基引发剂 0. 1%-1%，
水余量
以上各组分的质量百分含量之和为100%;
b.控制温度为4-25°C，按步骤a所述的比例，将天然高分子水溶液与表面活性剂混合并搅拌均勻，得到混合溶液A，在惰性气氛中向混合溶液A中依次加入丙烯酸类单体、碱溶液，搅拌均勻后再依次加入交联剂和引发剂，形成混合溶液B;
c.将步骤b所得混合液体B注入到模具中，在40-100 ° C下反应0.5-12小时，即得胶状物；脱模后将形成的胶状物浸泡于蒸馏水中并换水3-10次以除去未反应的单体；再经冷冻干燥后得多孔凝胶或者真空干燥后得到干凝胶，即为所需的载药可膨胀凝胶材料；或将多孔凝胶或干凝胶进一步研磨后得到凝胶颗粒，制得所需载药可膨胀凝胶材料。上述的天然高分子可以为丝素、胶原、明胶、果胶或牛血清蛋白。上述的表面活性剂可以为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯或聚乙烯醇。上述的丙烯酸类单体可以为丙烯酸、甲基丙烯酸、羟乙基甲基丙烯酸或丙烯酰胺。上述的交联剂可以为N，N’ _亚甲基双丙烯酰胺。上述的自由基引发剂可以为过硫酸钾或过硫酸铵。所载药物可以为阿莫西林、庆大霉素、青霉素、阿司匹林、四环素、红霉素、克拉霉素、阿奇霉素、吉他霉素、头孢唑啉、头孢氨苄、头孢羟氨苄、头孢孟多、头孢哌酮、氯霉素、耐信等。本专利采用水溶液聚合的方法得到互穿网络结构水凝胶材料，没有使用有机溶剂，更好的保护的蛋白质的活性。是在义眼台、软骨修复、整形美容填充物以及细胞培养载体、农林业及石油化工中的应用。本发明通过控制蛋白质掺入量及合成条件调节复合凝胶材料的力学强度与膨胀性，得到膨胀率和力学强度可控的合成高分子/天然高分子复合可膨胀水凝胶材料，凝胶在一定浓度的药物溶液中浸泡一定时间后得到载药凝胶。该凝胶可在制备过程中形成与模具相同的形状，可形成多孔凝胶材料，也可形成凝胶颗粒。该载药凝胶制备过程简单， 易实现商业化生产，本发明的优点是在高吸水性材料中引入了生物相容性好的丝素、胶原、明胶、果胶等蛋白质，并且在凝胶中包载药物，制备出膨胀率可控且可控释药物的膨胀性凝胶材料。膨胀性载药凝胶材料在生理盐水中体积膨胀率为160%-280%，质量膨胀率为 120%-200%，载药量为0-70%，药物释放时间为1-15天。
图1为本发明实施例1所得到的载药凝胶的扫描电镜图片。
具体实施例方式实施例1 控制水浴温度为4 °C，向1. 5mL质量分数为10%的丝素水溶液中加入 2mL的丙烯酸，蒸馏水4mL，并向溶液中持续通入N2,再加入0.8g NaOH搅拌10分钟，然后加入0. 7mL质量分数为0. 5%的N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺和0. 4mL的0. 5%的过硫酸钾，将混合液体搅拌均勻后注入到球形模具中，将模具置于60 °C下lh，即得胶状物，脱模后胶状物经吸水溶胀清洗3次，再经冷冻干燥后得到多孔凝胶，多孔凝胶浸泡在10mg/mL的阿莫西林的生理盐水溶液中24h，取出干燥后得到载药量为60%的多孔凝胶。实施例2 控制水浴温度为4 °C，向3mL质量分数为10%的丝素水溶液中加入 0. 003g聚乙二醇，2mL的丙烯酸，1. 5mL蒸馏水，并向溶液中持续通入N2,搅拌均勻后再加入 0. 8g NaOH搅拌10分钟，然后加入0. 8mL质量分数为0. 5%的N，N，-亚甲基双丙烯酰胺和0. 6mL的0. 5%的过硫酸钾，将混合液体搅拌均勻后注入到球形模具中，将模具置于60 °(下 Ih,即得胶状物，脱模后胶状物经吸水溶胀清洗3次，再经冷冻干燥后得到多孔凝胶，多孔凝胶浸泡在lOmg/mL的阿莫西林的生理盐水溶液中24h，取出干燥后得到载药量为65%的多孔凝胶。实施例3 控制水浴温度为4 °C，向1. 5mL质量分数为10%的丝素水溶液中加入 2mL的羟乙基甲基丙烯酸，蒸馏水4mL，并向溶液中持续通入N2,再加入0.8g NaOH搅拌10 分钟，然后加入0. 8mL质量分数为0. 5%的N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺和0. 6mL的0. 5%的过硫酸钾，将混合液体搅拌均勻后注入到球形模具中，将模具置于60 °(下lh，即得胶状物， 脱模后胶状物经吸水溶胀清洗3次，再经60 ° C常温真空干燥后得到干凝胶，干凝胶浸泡在 lmg/mL的青霉素的生理盐水溶液中24h，取出干燥后得到载药量为18%的凝胶材料。实施例4 控制水浴温度为10 °C，向1. 5mL质量分数为10%的果胶水溶液中加入 2mL的丙烯酸，蒸馏水4mL，并向溶液中持续通入N2,再加入0.8g NaOH搅拌10分钟，然后加入0. 8mL质量分数为0. 5%的N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺和0. 6mL的0. 5%的过硫酸铵，将混合液体搅拌均勻后注入到球形模具中，将模具置于60 °C下lh，即得胶状物，脱模后胶状物经吸水溶胀清洗3次，再经冷冻干燥后得到多孔凝胶，多孔凝胶浸泡在10mg/mL的阿莫西林的生理盐水溶液中24h，取出干燥后得到载药量为51%的多孔凝胶。实施例5 控制水浴温度为4 °C，向1. 5mL质量分数为10%的明胶水溶液中加入 0. 02g聚乙烯吡咯烷酮，2mL的丙烯酸，4mL蒸馏水，并向溶液中持续通入N2,再加入0. Sg NaOH搅拌10分钟，然后加入0. 8mL质量分数为0. 5%的N，N，-亚甲基双丙烯酰胺和0. 6mL 的0. 5%的过硫酸钾，将混合液体搅拌均勻后注入到球形模具中，将模具置于60 ° C下lh，即得胶状物，脱模后胶状物经吸水溶胀清洗3次，再经常温真空干燥后得到干凝胶，干凝胶浸泡在lOmg/mL的阿莫西林的生理盐水溶液中24h，取出干燥后得到载药量为55%的凝胶材料。实施例6 控制水浴温度为4 °C，向1. 5mL质量分数为10%的明胶水溶液中加入 2mL的丙烯酸，蒸馏水4mL，并向溶液中持续通入N2,再加入0.8g NaOH搅拌10分钟，然后加入0. 8mL质量分数为0. 5%的N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺和0. 6mL的0. 5%的过硫酸钾，将混合液体搅拌均勻后注入到球形模具中，将模具置于60 °C下lh，即得胶状物，脱模后胶状物经吸水溶胀清洗3次，再经冷冻干燥后得到多孔凝胶，多孔凝胶浸泡在5mg/mL的阿莫西林的生理盐水溶液中24h，取出干燥后得到载药量为44%的多孔凝胶。实施例7 控制水浴温度为4 °C，向1. 5mL质量分数为10%的胶原水溶液中加入 2mL的丙烯酸，蒸馏水4mL，并向溶液中持续通入N2,再加入0.8g NaOH搅拌10分钟，然后加入0. 2mL质量分数为0. 5%的N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺和0. 6mL的0. 5%的过硫酸钾，将混合液体搅拌均勻后注入到球形模具中，将模具置于60 °C下lh，即得胶状物，脱模后胶状物经吸水溶胀清洗3次，再经冷冻干燥后得到多孔凝胶，多孔凝胶浸泡在lmg/mL的阿莫西林的生理盐水溶液中24h，取出干燥后得到载药量为20%的多孔凝胶。实施例8 控制水浴温度为15 °C，向2mL质量分数为10%的胶原水溶液中加入 0. 02g聚乙烯醇，2mL丙烯酸，3mL蒸馏水，并向溶液中持续通入N2，再加入0. 8g NaOH搅拌10 分钟，然后加入0. 8mL质量分数为0. 5%的N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺和0. 6mL的0. 5%的过硫酸钾，将混合液体搅拌均勻后注入到球形模具中，将模具置于60 °(下lh，即得胶状物，脱模后胶状物经吸水溶胀清洗3次，再经60 ° C干燥后得到干凝胶，干凝胶浸泡在5mg/mL 的阿莫西林的生理盐水溶液中24h，取出干燥后得到载药量为50%的多孔凝胶，研磨后得到载药凝胶颗粒。实施例9 控制水浴温度为4 °C，向1. 5mL质量分数为10%的胶原水溶液中加入 2mL的甲基丙烯酸水溶液，蒸馏水4mL，并向溶液中持续通入N2,再加入0. 8g NaOH搅拌10分钟，然后加入0. 8mL质量分数为0. 5%的N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺和0. 5mL的0. 5%的过硫酸钾，将混合液体搅拌均勻后注入到球形模具中，将模具置于60 °(下lh，即得胶状物，脱模后胶状物经吸水溶胀清洗3次，再经60° C真空干燥后得到干凝胶，干凝胶浸泡在0. 5mg/ mL的硫酸庆大霉素的生理盐水溶液中24h，取出干燥后得到载药量为9%的干凝胶。实施例10 控制水浴温度为4 °C，向1. 5mL质量分数为5%的胶原水溶液中加入 2mL的丙烯酸水溶液，并向溶液中持续通入N2,再加入0. 7g NaOH搅拌10分钟，然后加入 0. 8mL质量分数为0. 5%的N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺和0. 6mL的0. 5%的过硫酸钾，将混合液体搅拌均勻后注入到柱形模具中，将模具置于60 °C下lh，即得胶状物，脱模后胶状物经吸水溶胀清洗3次，再经25° C恒温真空干燥后得到干凝胶，干凝胶浸泡在0. 5mg/mL的头孢唑啉的生理盐水溶液中24h，取出干燥后得到载药量为15%的凝胶材料。
权利要求
1.一种载药可膨胀凝胶材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为a.原料的组成及质量百分含量为天然高分子1_30%，丙烯酸类单体 10%-50%，表面活性剂0-10%，交联剂0. 1%-1%，自由基引发剂 0. 1%-1%，水余量；b.控制温度为4-25°C，按步骤a所述的比例，将天然高分子水溶液与表面活性剂混合并搅拌均勻，得到混合溶液A，在惰性气氛中向混合溶液A中依次加入丙烯酸类单体、碱溶液，搅拌均勻后再依次加入交联剂和引发剂，形成混合溶液B;c.将步骤b所得混合液体B注入到模具中，在40-100° C下反应0.5-12小时，即得胶状物；脱模后将形成的胶状物浸泡于蒸馏水中并换水3-10次以除去未反应的单体；再经冷冻干燥后得多孔凝胶或者真空干燥后得到干凝胶，即为所需的载药可膨胀凝胶材料；或将多孔凝胶或干凝胶进一步研磨后得到凝胶颗粒，制得所需载药可膨胀凝胶材料。
2.如权利要求1所述的一种载药可膨胀凝胶材料的制备方法，其特征在于上述的天然高分子为丝素、胶原、明胶、果胶或牛血清蛋白。
3.如权利要求1所述的一种载药可膨胀凝胶材料的制备方法，其特征在于上述的表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯或聚乙烯醇。
4.如权利要求1所述的一种载药可膨胀凝胶材料的制备方法，其特征在于上述的丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、羟乙基甲基丙烯酸或丙烯酰胺。
5.如权利要求1所述的一种载药可膨胀凝胶材料的制备方法，其特征在于上述的交联剂为N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺。
6.如权利要求1所述的一种载药可膨胀凝胶材料的制备方法，其特征在于上述的自由基引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
全文摘要
本发明涉及一种载药可膨胀凝胶材料的制备方法，其制备步骤如下将天然高分子水溶液与表面活性剂混合并搅拌均匀，得到混合溶液A，在惰性气氛中向混合溶液A中依次加入单体溶液、碱溶液，搅拌均匀后再依次加入交联剂和引发剂，形成混合溶液B；然后将混合液体B注入到模具中，得胶状物；脱模后再经冷冻干燥后得多孔凝胶，或者经温度范围为常温至80oC的真空干燥后得到干凝胶，多孔凝胶或干凝胶进一步研磨后得到凝胶颗粒。膨胀性载药凝胶材料在生理盐水中体积膨胀率为160%-280%，质量膨胀率为120%-200%，载药量为0-70%，药物释放时间为1-15天。该凝胶具有良好的抗菌性、抗炎性、吸水膨胀性以及生物相容性，不仅可用于生物医用材料领域，也可用于农林业、石油化工等领域。
文档编号C08F289/00GK102382269SQ201110324428
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者何丹农, 周涓, 金彩虹, 马晓晔, 魏锐利 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司, 上海长征医院