一种可控释放药物的双交联水凝胶及其制备方法与应用

本发明涉及水凝胶，特别是涉及一种可控释放药物的双交联水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着中国社会人口老龄化问题的逐渐明显，中老年人相关疾病的发病率逐年上升，而骨关节炎(oa)是一种在中老年人中高发的致残性疾病，50岁以上的老人患该病的几率达到了50％左右。关节炎被公认为第一的致残性疾病，发病期间轻者疼痛难忍，行动受限，重者会导致关节残疾，晚年只能在轮椅上度过。oa是由多种因素相互作用的结果，关节破损后可能产生强烈的炎症反应从而引起软骨细胞外基质损坏和软骨细胞凋亡，表现为关节软骨的退化。

2、目前oa的治疗方法主要包括减少关节的负担以延缓病变的进程、抗炎、缓解疼痛三个方面，常见的给药途径为口服和关节腔内注射给药。由于关节软骨不含血管组织，药物通过口服和静脉注射较难到达病灶部位，oa的药物注射治疗主要是通过关节腔内注射来实现。相比于口服和其他局部给药途径，关节腔内注射药物用直接作用于病灶，生物利用率高，能明显降低药物综合用量，减少药物对其他组织器官的毒副作用。关节腔注射类药物主要包括糖皮质激素(gc)、抗代谢药物(例如甲氨蝶呤)、糖胺类(壳聚糖、几丁糖、羟甲基壳聚糖等)、富血小板血浆和透明质酸(hyaluronic acid，简称ha)。其中，透明质酸(ha)以其优良的润滑性、黏弹性、保湿性、生物相容性及可降解性、非免疫原性，获得了临床医生及患者的广泛认可，是目前临床使用较多的关节腔注射药物。ha是人体关节滑液及软骨细胞外骨质的主要成分之一，具有润滑作用，分布于细胞间质中的粘多糖而作为常用的软骨保护剂。目前已有外源性补充ha用于改善关节机械润滑，重建修复破坏的生理屏障，减少关节软骨摩擦引起的疼痛，改善关节活动度，保护关节表面免受摩擦损伤，减轻患者临床症状。

3、ha具有易被热、强酸、强碱、自由基及各种酶类降解的特性，需多次反复注射，对临床应用造成不便，增加患者关节额外损伤感染的风险，因此需要通过物理或化学修饰的方法来优化其力学、溶胀、流变等性能以及稳定性。物理改性的方法主要通过羧基与其他阳离子化合物的静电相互作用、形成氢键及发生共轭作用。而ha的化学修饰改性可以发生在以下四个位置：羧基(-cooh)，羟基(-oh)、n-乙酰氨基和还原端，其主要化学改性方法可以概括为交联、接枝、酯化和复合。目前针对ha的改性多为单一功能改性，可通过不同方法修饰以适应各种不同的需求，前述药载体系已被证明可明显延长药物在关节腔的保留时间，但在临床运用中仍具有一定的局限性，主要体现在：(1)载体材料本身的生物相容性不佳，在体内容易造成额外的免疫应激反应；(2)载体只体现承载作用，治疗效果完全取决于药物；(3)载体在体内过于稳定也影响治疗效果；(4)大多数载体只能缓慢地释放药物，而不能针对炎症环境变化实现可控制的药物释放。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种可控释放药物的双交联水凝胶的制备方法，其制得的双交联水凝胶具有可注射性以及良好的抗炎性能、光热性能、力学性能、稳定性和安全性，搭载药物后可达到缓慢释放的效果，且能调控药物的释放速率。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

3、一种可控释放药物的双交联水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.将透明质酸钠水溶液加入超纯水中，磁力搅拌至完全溶解，然后加入1-羟基苯并三唑水合物hobt和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐edc，室温下反应1-2小时，然后加入己二酸二酰肼adh调节ph值至5-6，继续反应8-12小时得到反应液一，将反应液一用透析袋透析2-4小时后置于去离子水中透析2-4天，-80至-60℃下冷冻干燥7-14天后得到ha-cdh；

5、s2.将步骤s1所得ha-cdh加入超纯水中，搅拌至完全溶解得到水凝胶前体a备用；

6、s3.将二苯甲醛聚乙二醇df-peg-df加入超纯水中，搅拌至完全溶解得到水凝胶前体b备用；

7、s4.将四氯金酸四水合物haucl4·4h2o加入超纯水中，搅拌至完全溶解后得到水凝胶前体c备用；

8、s5.将步骤s2所得水凝胶前体a、步骤s3所得水凝胶前体b、步骤s4所得水凝胶前体混合均匀得到可控药物释放的双交联水凝胶。

9、进一步地，本发明所述步骤s1中，透明质酸钠水溶液的浓度为2％w/v，透明质酸钠、超纯水、1-羟基苯并三唑水合物hobt、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐edc、己二酸二酰肼adh的比例为1mol∶1l∶1mol∶0.5mol∶(1-2)mol。

10、进一步地，本发明所述步骤s1中，透析袋的截留分子量为3500。

11、进一步地，本发明所述步骤s2中，步骤s1所得ha-adh、超纯水的比例为2mol∶1i。

12、进一步地，本发明所述步骤s3中，二苯甲醛聚乙二醇df-peg-df、超纯水的比例为(0.5-1)mol∶1l。

13、进一步地，本发明所述步骤s4中，四氯金酸四水合物haucl4·4h2o、超纯水的比例为1mol∶1l。

14、进一步地，本发明所述步骤s5中，水凝胶前体a、水凝胶前体b、水凝胶前体c的比例为1mol∶(0.5-1)mol∶(0.5-1)mol。

15、本发明要解决的另一技术问题是提供上述制备方法制得的可控释放药物的双交联水凝胶。

16、本发明还提供了可控释放药物的双交联水凝胶在制备关节炎药物中的应用：将可控释放药物的双交联水凝胶搭载双氯芬酸钠ds后用于促进软骨细胞的增殖、下调软骨细胞炎症因子的表达，提取软骨细胞培养到第三代，将双交联水凝胶加入培养皿中，放置于37℃的恒温环境下24小时，发现正常软骨细胞保持良好的活性，并且软骨细胞数量显著增多，促进了软骨细胞的增殖，再提取培养后的细胞进行炎症因子表达的检测，发现显著下调炎症因子的表达，由此，本发明制得的双交联水凝胶可以用于软骨细胞的增殖与抗炎。

17、本发明还提供了可控释放药物的双交联水凝胶在制备关节炎药物中的应用：将可控释放药物的双交联水凝胶搭载双氯芬酸钠ds后用于促进sd大鼠的骨关节炎的治疗，选取适龄sd大鼠，通过麻醉后离断膝关节前交叉韧带的方法建立大鼠骨关节炎模型，将双交联水凝胶搭载双氯芬酸钠后注射入关节腔，然后用近红外光nir照射，监测温度随时间的变化，以此来评估体内oa光热治疗的可行性，并在第4周和第8周进行取材，观察到经治疗后的大鼠关节面光滑，没有缺损和骨赘产生，由此，本发明制得的双交联水凝胶搭载双氯芬酸钠ds可以减轻关节腔内的炎症，从而促进关节面的修复，可用于sd大鼠骨关节炎疾病的抗炎与修复。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、1)本发明制备方法中所得水凝胶前体a含有肼基(通过偶联adh改性肼基)，水凝胶前体b含有醛基，水凝胶前体c含有au离子(ha-cdh可四氯金酸原位还原为金纳米颗粒aunps)，水凝胶前体a、水凝胶前体b、水凝胶前体c可在室温下通过均匀混合快速形成腙键、肼-金属配位的双交联水凝胶，该双交联水凝胶具备可注射性，能顺利通过注射器针头注射入关节腔。

20、2)本发明通过对ha进行化学改性得到了己二酸二酰肼adh改性的ha-adh，作为后续水凝胶的制备单体，同时肼基具有抗氧化功能，在提高双交联水凝胶稳定性的同时兼具抗炎功能。

21、3)本发明通过原位还原au离子为aunps，并均匀负载载于水凝胶上，使得双交联水凝胶具备良好的光热性能和力学性能。

22、4)本发明所制备的水凝胶为腙键、肼-金属配位的双交联水凝胶，孔隙均匀分布，使得双交联水凝胶搭载药物后可达到缓慢释放的效果，并能通过控制红外光照射时间来调控药物释放速率。

23、5)本发明使用的透明质酸钠来源于天然多糖材料，使得双交联水凝胶具有良好的的稳定性、溶解性、粘性、安全性和生物相容性。

24、6)与现有的ha功能性改性单一、单纯载药体系技术相比，本发明制得用于关节炎治疗的新型原位注射型多功能水凝胶药物缓释体系，该体系基于ha的肼基改性，以四氯金酸为交联剂，在病灶部位形成水凝胶，创伤小，填充效果好，能延长ha在关节腔内的滞留时间，作为载药体系能够缓释药物，降低综合用药量，同时还集减少关节的负担以延缓病变的进程(透明质酸)、抗炎(双氯芬酸钠、动态肼基)、缓解疼痛(双氯芬酸钠、光热治疗)、抗菌(金纳米颗粒)等多功能于一体，减轻患者负担，提升患者生活质量，符合目前科研发展的趋势，也能满足临床治疗上的迫切需求。