一种耐湿热灭菌的均相凝胶及其制备方法与流程

本发明涉及天然生物医用材料领域，具体涉及一种耐湿热灭菌的均相凝胶及其制备方法。

背景技术：

1、天然高分子多糖如透明质酸、壳聚糖等具有良好的润滑性、抗炎性、生物相容性，被广泛应用于关节腔黏弹性补充剂、软组织填充剂、眼科粘弹剂、防粘连凝胶等制剂中。灭菌是无菌医疗制品必不可少的环节，最终灭菌工艺包括湿热灭菌、干热灭菌、辐射灭菌等，是使制品达到无菌保证水平的有效方式。然而，未经交联的天然高分子多糖经终端灭菌后易于造成聚合物链的降解，导致粘弹性降低、体内降解速度加快。

2、在生物制品中添加热稳定剂是常见的解决方案。cn111393676a公开了一种阻止透明质酸或其盐凝胶灭菌粘度降低的方法，在透明质酸或其盐凝胶制备过程的特定阶段添加一定量的热稳定剂，通过分别控制透明质酸或其盐和热稳定剂的含量、灭菌条件等，减少了由于高温灭菌导致的透明质酸或其盐运动粘度的降低幅度。但是，热稳定剂的选择、对制品性质的影响以及对人体的安全性需要得到详细研究。

3、通过交联剂对天然高分子多糖进行交联是另一种常见的解决方法。经过交联的天然高分子多糖呈三维网络结构，事实上，交联不仅可以有效提高生物制品的耐灭菌性，还可以赋予天然高分子多糖以一定的理化性能和生物学功能。交联剂的选择和交联度的强弱是关键的控制因素。交联度高的凝胶往往力学强度高，呈颗粒状，如国家药监局批准上市的多款交联透明质酸钠凝胶产品即为颗粒状凝胶，且经过了高温蒸汽灭菌。相比之下，弱交联的均相凝胶正逐渐被应用于生物医药的各个领域。与凝胶颗粒相比，均相凝胶不需要固液混悬即具备良好的可注射性能，而且与人体的接触面光滑、无棱角，因而不良反应更小。但是均相凝胶的交联程度较低，因而难以抵抗灭菌过程的高温高压，高分子易降解，粘弹性变差。仅仅通过调整共价交联的程度，使其在稳定性和均匀一体化之间达到平衡，工艺参数控制范围较小，产业转化难度大。因此，如何获得高粘弹性、高稳定性、耐灭菌的均相凝胶是一个难题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种耐湿热灭菌的均相凝胶的制备方法，其特征在于利用交联剂和缩合剂在高分子结构中同步形成分子间的交联和分子内自交联，其中分子间的交联提升了高分子凝胶的粘弹性和稳定性，分子内自交联作为牺牲键，在终端湿热灭菌的过程中消耗能量并断裂，保护主分子链和分子间的交联结构不被破坏，包括如下步骤：

2、1)将天然高分子溶解于水性溶剂中，配制成质量浓度为0.4％～10％的天然高分子溶液；

3、2)向天然高分子溶液中加入一定比例的交联剂和缩合剂，在(2～40)℃下反应(2～120)小时，使天然高分子发生分子间的交联和分子内自交联反应；

4、3)交联反应后去除残留的交联剂和缩合剂，控制天然高分子的质量浓度为0.2％～8％，经常规湿热灭菌后得到均相凝胶。

5、步骤1)中所述的天然高分子，分子结构中同时包含两个或两个以上的羧基和以下任一基团及它们的组合体：羟基、氨基，分子量为(2000～3000,000)da，包括海藻酸及其盐类衍生物、透明质酸及其盐类衍生物、壳聚糖及其盐类衍生物、羧甲基纤维素、羧甲基几丁质。

6、步骤2)中所述的交联剂，通过酯化和/或酰胺化反应与天然高分子形成分子间的交联，分子结构中包含两个或两个以上的以下任一基团及它们的组合体：羧基、羟基、氨基，交联剂与天然高分子中可互相发生酯化和/或酰胺化反应的基团总和的摩尔比为0.02～0.95。所述的交联剂包括但不仅限于己二胺盐酸盐、胱胺盐酸盐、甘氨酸盐酸盐、谷氨酸盐酸盐、聚谷氨酸盐酸盐、赖氨酸盐酸盐、聚赖氨酸盐酸盐、氨基聚乙二醇、羧基聚乙二醇、氨基葡萄糖、葡聚糖。

7、步骤2)中所述的缩合剂，可同时引发交联剂与天然高分子间的酯化和/或酰胺化反应和天然高分子内的酯化和/或酰胺化反应，缩合剂与天然高分子中可发生酯化和/或酰胺化反应的基团总和的摩尔比为0.02～3，包括1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)、n,n’-二环己基碳二亚胺(ddc)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(dmtmm)。

8、本发明还提供了一种耐湿热灭菌的均相凝胶，其特征在于通过上述的方法制备得到。

9、本发明提供的一种耐湿热灭菌的均相凝胶，其特征在于具有无颗粒的一体化性质，以及良好的粘弹性、稳定性和耐灭菌性，由以下成分组成：

10、1)天然高分子，分子结构中同时包含两个或两个以上的羧基和以下任一基团及它们的组合体：羟基、氨基，质量浓度为0.2％～8％，包括海藻酸及其盐类衍生物、透明质酸及其盐类衍生物、壳聚糖及其盐类衍生物、羧甲基纤维素、羧甲基几丁质；

11、2)交联剂，通过酯化和/或酰胺化反应与天然高分子形成分子间的交联，分子结构中包含两个或两个以上的以下任一基团及它们的组合体：羧基、羟基、氨基，交联剂与天然高分子结构单元的摩尔比为0.005～0.6。

12、3)水相溶剂，余量。

13、其中，所述的交联剂包括但不仅限于己二胺盐酸盐、胱胺盐酸盐、甘氨酸盐酸盐、谷氨酸盐酸盐、聚谷氨酸盐酸盐、氨基聚乙二醇、羧基聚乙二醇、赖氨酸盐酸盐、聚赖氨酸盐酸盐、氨基葡萄糖、葡聚糖。所述的水相溶剂为与人体体液等渗的溶剂，优选地，选自生理盐水、磷酸盐缓冲液。

14、本发明的优点：

15、1)本发明利用交联剂和缩合剂在高分子结构中同步形成分子间的交联和分子内自交联，其中分子间的交联提升了高分子凝胶的粘弹性和稳定性，分子内自交联作为牺牲键，在终端湿热灭菌的过程中消耗能量并断裂，保护主分子链和分子间的交联结构不被破坏，从而保留了高分子凝胶的高粘弹性和稳定性。

16、2)本发明提供的方法仅通过“一步交联法”即可同时实现主结构交联键和分子内牺牲键，通过调控两者的比例来控制最终凝胶的性质，工艺参数调节范围宽，方法简便易行，适合大规模产业化。

17、3)本发明提供的耐湿热灭菌的均相凝胶，具有无颗粒的一体化性质，以及良好的粘弹性、稳定性和耐灭菌性，降解时间长，注射性能好，不良反应更小。

技术特征：

1.一种耐湿热灭菌的均相凝胶的制备方法，其特征在于利用交联剂和缩合剂在高分子结构中同步形成分子间的交联和分子内自交联，其中分子间的交联提升了高分子凝胶的粘弹性和稳定性，分子内自交联作为牺牲键，在终端湿热灭菌的过程中消耗能量并断裂，保护主分子链和分子间的交联结构不被破坏，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种耐湿热灭菌的均相凝胶的制备方法，其特征在于步骤1)中所述的天然高分子，分子结构中同时包含两个或两个以上的羧基和以下任一基团及它们的组合体：羟基、氨基，分子量为(2000～3000,000)da，包括海藻酸及其盐类衍生物、透明质酸及其盐类衍生物、壳聚糖及其盐类衍生物、羧甲基纤维素、羧甲基几丁质。

3.如权利要求1所述的一种耐湿热灭菌的均相凝胶的制备方法，其特征在于步骤2)中所述的交联剂，通过酯化和/或酰胺化反应与天然高分子形成分子间的交联，分子结构中包含两个或两个以上的以下任一基团及它们的组合体：羧基、羟基、氨基，交联剂与天然高分子中可互相发生酯化和/或酰胺化反应的基团总和的摩尔比为0.02～0.95。

4.如权利要求1所述的一种耐湿热灭菌的均相凝胶的制备方法，其特征在于步骤2)中所述的缩合剂，可同时引发交联剂与天然高分子间的酯化和/或酰胺化反应和天然高分子内的酯化和/或酰胺化反应，缩合剂与天然高分子中可发生酯化和/或酰胺化反应的基团总和的摩尔比为0.02～3，包括1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)、n,n’-二环己基碳二亚胺(ddc)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(dmtmm)。

5.一种耐湿热灭菌的均相凝胶，其特征在于通过权利要求1～4任一项所述的方法制备得到。

6.如权利要求5所述的一种耐湿热灭菌的均相凝胶，其特征在于具有无颗粒的一体化性质，以及良好的粘弹性、稳定性和耐灭菌性，由以下成分组成：

技术总结
本发明提供了一种耐湿热灭菌的均相凝胶的制备方法，通过“一步交联法”在高分子结构中同步形成分子间和分子内自交联，其中分子间交联提升了凝胶的粘弹性和稳定性，分子内自交联作为牺牲键，在终端湿热灭菌的过程中消耗能量并断裂，保护主链结构不被破坏。方法简便易行，适合大规模产业化。本发明还提供了一种耐湿热灭菌的均相凝胶，具有良好的粘弹性、稳定性、耐灭菌性和可注射性，生物相容性好。

技术研发人员：王晓彤,陆婷婷,魏长征,蒋丽霞
受保护的技术使用者：上海其胜生物制剂有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15