一种基于点击化学反应的固化剂及原位凝胶的制作方法

本发明属于生物医用材料领域，涉及一种基于点击化学反应的固化剂及原位凝胶。

背景技术：

1、外伤或外科手术后的伤口处理及修复具有重要的临床和研究意义。常用的缝合技术存在需要麻醉、操作复杂及感染风险大等缺点。医用伤口粘合剂由于能够快速止血，粘合伤口而成为了更好的临床选择。然而，目前临床使用的医用伤口粘合剂由于组织黏附强度低、难以降解、生物兼容性差等缺点而应用受限。

2、水凝胶粘合剂因其化学和物理性质容易调控、紧密贴合伤口、促进伤口修复等优点而成为伤口处理和修复的潜在重要材料。其中，天然高分子水凝胶由于良好的生物相容性和生物降解能力备受关注。然而，现有的天然高分子水凝胶存在反应效率低、机械性能差、组织黏附性能力欠佳等缺点。

3、水凝胶制备方法主要分为物理交联和化学交联。其中物理交联是指由聚合物分子通过分子间的非共价相互作用在水溶液中自聚集形成。物理水凝胶在一定的物理刺激下，他们往往会破裂。这也限制了物理凝胶作为伤口闭合和修复的组织粘合剂的使用。化学交联是水凝胶制备的重要途径之一。分子链通过共价键交联形成三维网络结构，结构稳定性好。共价键通常由单体的自由基聚合或高分子链中官能团相互反应形成。

4、壳聚糖作为一种天然多糖，因为其无毒、可生物降解、生物相容等特点在生物医学和制药领域均有广泛的应用。同时，二硫键是自然界中一种普遍存在的结构，广泛存在于天然产物中，在生物系统中发挥着至关重要的作用。尽管目前已经有相关的研究，利用含有巯基的小分子改性壳聚糖通过氧化反应形成共价二硫键而交联成水凝胶，然而，由于形成二硫键的氧化反应效率低，使得形成水凝胶时间长，水凝胶强度弱，组织黏附能力差。近年来，点击化学反应因为其高效、经济、绿色而广泛应用于有机合成、医药研发及材料研发当中。因此，含有巯基的小分子修饰的壳聚糖在高效的点击化学反应下快速生成二硫键，进而高效地原位形成水凝胶将大幅改善天然高分子水凝胶的相关性质，使其在粘合组织，闭合伤口等领域具有更广阔的应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于点击化学反应的固化剂和天然高分子原位凝胶及其在粘合组织中的用途。本发明使用无毒、可生物降解、生物相容的天然高分子壳聚糖作为主要材料，用含有巯基的生物相容小分子n-乙酰-l-半胱氨酸进行改性，通过高效的硫酰氟介导的点击化学反应实现快速原位成胶。

2、上述一种基于点击化学的固化剂组合物，用于含有游离巯基的聚合物的共价交联反应，包含：

3、磺酰氟类化合物和碱，所述磺酰氟类化合物的通式为r(so2f)n，所述碱为有机碱或无机碱；

4、其中所述r为氟、甲基取代的苯环、苄基、苯氧基、咪唑鎓盐、乙酰胺取代苯胺基中的一种；n等于1或2；

5、其中所述组合物在与液态含有游离巯基的聚合物或含有游离巯基的聚合物的溶液混合后快速通过形成二硫键发生共价交联。

6、上述一种原位凝胶形成组合物，所述原位凝胶形成组合物包含：

7、组分a：一种含有游离巯基的亲水聚合物和碱，所述碱为有机碱或无机碱；

8、组分b：磺酰氟类化合物的饱和溶液，所述磺酰氟类化合物的通式为r(so2f)n；

9、其中所述碱为三乙胺、甲醇胺、乙醇胺、三乙醇胺、1，8-二氮杂二环十一碳-7-烯、吡啶、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠中的一种或几种的任意比例混合；

10、其中所述r为氟、甲基取代的苯环、苄基、苯氧基、咪唑鎓盐、乙酰胺取代苯胺基中的一种；n等于1或2；

11、其中所述组分a和组分b在水性环境中接触时快速形成水凝胶。

12、所述一种基于点击化学的固化剂组合物，其特征在于：可以在以有机溶剂为介质，以水为介质或生理条件下使用。

13、所述一种基于点击化学的固化剂组合物，包含：

14、其中所述磺酰氟类化合物选自如下图的化合物a、化合物b、化合物c、化合物d、化合物e、化合物f或其在有机溶剂或水中的溶液；

15、

16、优选的，所述磺酰氟类化合物为饱和化合物a硫酰氟溶液；

17、其中所述碱为三乙胺、甲醇胺、乙醇胺、三乙醇胺、1，8-二氮杂二环十一碳-7-烯、吡啶、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠中的一种或几种的任意比例混合；

18、优选的，所述碱为三乙胺。

19、所述一种原位凝胶形成组合物，能够在生理条件下使用；组分a与组分b接触后，在水环境中能够在1min后形成水凝胶；在1min内，其为可注射液体。

20、所述一种原位凝胶形成组合物，包含：

21、其中所述含有游离巯基的亲水聚合物选自含有巯基的小分子改性的壳聚糖、α，ω-二巯基聚乙二醇、四臂聚乙二醇硫醇；

22、优选的，所述含有游离巯基的亲水聚合物为含有巯基的小分子改性的壳聚糖；

23、其中所述碱为三乙胺、甲醇胺、乙醇胺、三乙醇胺、1，8-二氮杂二环十一碳-7-烯、吡啶、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠中的一种或几种的任意比例混合；

24、优选的，所述碱为三乙胺；

25、其中所述磺酰氟类化合物饱和溶液选自如下图的化合物a、化合物b、化合物c、化合物d、化合物e、化合物f在有机溶剂或水中的溶液；

26、

27、优选的，所述的磺酰氟类化合物为化合物a硫酰氟饱和溶液。

28、所述一种原位凝胶形成组合物，所述组分a为：含有巯基的小分子改性的壳聚糖溶液和三乙胺溶液。

29、其中所述含巯基的小分子为n-乙酰-l-半胱氨酸，所述壳聚糖粘度＞400mpa.s，所述含巯基的小分子改性的壳聚糖的巯基含量为300-400μmol/g；

30、其中所述壳聚糖溶液的溶剂为pbs缓冲液(0.01m)，溶液质量体积比(w/v)为2％-4％；

31、优选的，所述壳聚糖溶液质量体积比为4％；

32、其中所述三乙胺溶液，溶液摩尔浓度为0.05-1.00m；

33、优选的，所述三乙胺溶液的摩尔浓度为0.20m；

34、其中所述三乙胺溶液的溶剂为乙腈或水；

35、优选的，所述三乙胺溶液的溶剂为乙腈；

36、其中所述组分b为：化合物a硫酰氟的饱和溶液，所述溶液为乙腈。

37、本发明所述的一种基于点击化学反应的共价交联原位凝胶，将两个组分混合均匀即可原位快速成胶。

38、本发明所述的原位凝胶形成组合物，其特征在于，将组分a，b混合均匀即可通过形成二硫键原位快速成胶。

39、本发明还提供了一种固化剂组合物和原位凝胶形成组合物在组织粘合中的用途。

40、本发明的有益效果在于：

41、1)本发明使用无毒、可生物降解、生物相容的天然高分子壳聚糖作为主要材料，用含有巯基的生物相容小分子n-乙酰-l-半胱氨酸进行改性。

42、2)本发明利用硫酰氟介导的点击化学反应，通过将游离巯基高效氧化偶联生成二硫键而聚合成胶，快速高效。

43、3)本发明水凝胶的机械性能良好，具有优异的组织粘附性能，使用时稳定不易损坏。