一種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復(fù)水凝膠及其制備方法和用途【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復(fù)水凝膠，凝膠由經(jīng)DTPA修飾的殼聚糖（組分A）和兩端醛基化的聚乙二醇（組分B）構(gòu)成，絡(luò)合Gd3+后的組分A溶液與組分B溶液在室溫下短時(shí)間混合即可形成原位凝膠，該凝膠具有pH敏感自修復(fù)特性，且無(wú)需反復(fù)給病人注射顯影劑就能夠保證在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)用MRI顯影，從而降低因Gd3+富集而病變的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明水凝膠可作為藥物載體、栓塞/填充材料、組織支架材料等用于臨床?！緦?zhuān)利說(shuō)明】-種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復(fù)水凝膠及其制備方法和用途【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)和生物醫(yī)藥領(lǐng)域，尤其涉及一種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復(fù)水凝膠及其制備方法和用途。【
背景技術(shù)：
】[0002]水凝膠是一種以水為分散介質(zhì)的高分子交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的材料，因其富含水分，性質(zhì)柔軟并具有一定形態(tài)，通常具有優(yōu)越的生物相容性和生物組織的相似性而在生物醫(yī)用領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，可作為藥物緩釋基質(zhì)材料，組織修復(fù)材料等。其中，天然高分子如透明質(zhì)酸，葡聚糖，海藻酸，硫酸軟骨素，殼聚糖，果膠，明膠，纖維蛋白等因其優(yōu)良的生物相容性和可降解或可被吸收等特點(diǎn)，被深入地研究和廣泛地應(yīng)用于醫(yī)用水凝膠的設(shè)計(jì)與合成。[0003]在臨床實(shí)際使用過(guò)程中，一種能夠在體外呈流動(dòng)態(tài)，一旦通過(guò)導(dǎo)管或針頭注射到體內(nèi)經(jīng)過(guò)混合或一定條件觸發(fā)就能變成凝膠狀態(tài)而發(fā)揮作用的可注射凝膠（原位凝膠），因其使用方便吸引了一大批研究者的關(guān)注。按照原位凝膠形成的作用力不同大致可分為物理凝膠和化學(xué)凝膠。Poloxamer407(PluronicF-127)就是一種物理凝膠，在37°C時(shí)形成凝膠，用于治療燒傷和其他的創(chuàng)傷。一定濃度的Poloxamer118能夠減少紅細(xì)胞的凝聚和血液黏度，潤(rùn)滑細(xì)胞表面，減少細(xì)胞與細(xì)胞間的摩擦[杜廣增，趙浩如（2008)."Poloxamer407溫敏性即型凝膠的制備和應(yīng)用進(jìn)展.〃藥學(xué)進(jìn)展32(4):163-167.]。此類(lèi)凝膠已經(jīng)商品化，其不足在于力學(xué)強(qiáng)度不夠，締合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在體內(nèi)維持的時(shí)間較短，而且滲透性較高。而各種化學(xué)凝膠正好彌補(bǔ)這一不足。HylanB(商品名為HylaformTM)水凝膠是透明質(zhì)酸與聯(lián)乙烯砜交聯(lián)的產(chǎn)物，最近在美國(guó)和歐洲被用來(lái)作為整容的皮下植入材料。Hallen對(duì)用HylaformTM來(lái)治療聲帶缺陷進(jìn)行了研究，把HylaformTM注射入兔子的聲帶中，這種材料能持久增加聲帶中軟組織的形成，并且無(wú)炎性和其他的副反應(yīng)，表明HylaformTM是治療聲帶的良好備選材料[Hallen，L.，etal.(1999).〃Cross_linkedhyaluronan(hylanBgel):anewinjectableremedyfortreatmentofvocalfoldinsufficiency-ananimalstudy.^ActaOto-Laryngologica119(I):107-111.]〇[0004]自愈性材料是一類(lèi)具有自我修復(fù)材料損傷特性的智能新材料，自愈性的水凝膠也成為近年來(lái)備受關(guān)注的領(lǐng)域。當(dāng)凝膠的交聯(lián)點(diǎn)為動(dòng)態(tài)的化學(xué)作用時(shí)，可表現(xiàn)出自愈性能。一類(lèi)為非共價(jià)鍵作為交聯(lián)作用力，如氫鍵，范德華力，配位作用，親疏水作用等，但此類(lèi)凝膠也是由于力學(xué)強(qiáng)度不足使應(yīng)用范圍受到限制；另一類(lèi)為可逆的共價(jià)鍵作為交聯(lián)作用力，如雙硫鍵、酰腙鍵、亞胺鍵等?？梢岳眠@些特點(diǎn)制備這種可修復(fù)同時(shí)能夠注射的水凝膠。有文獻(xiàn)報(bào)道以殼聚糖和兩端修飾了醛基的聚乙二醇（PEG)制備了以亞胺鍵為交聯(lián)作用的可注射凝膠，因?yàn)閬啺锋I的形成過(guò)程為可逆反應(yīng)，因此該凝膠也具有自修復(fù)的特點(diǎn)，同時(shí)證明它對(duì)多種生物化學(xué)刺激有響應(yīng)，例如pH，氨基酸和維生素B6衍生物。此外殼聚糖能夠被酶如木瓜蛋白酶消化而導(dǎo)致凝膠降解。這種凝膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的前景[Zhang，Y.，etal.(2011)·''Synthesisofmultiresponsiveanddynamicchitosan-basedhydrogelsforcontrolledreleaseofbioactivemolecules."Biomacromolecules12(8):2894-2901.]〇[0005]但是在臨床實(shí)踐中，通常水凝膠注射到體內(nèi)后難確定其注射的部位，也難以觀察和監(jiān)測(cè)周?chē)M織或病灶部位的變化，因此，發(fā)明一種可視化凝膠將對(duì)解決這類(lèi)問(wèn)題有很大的幫助。[0006]核磁共振成像（MRI)技術(shù)是目前少有的對(duì)人體無(wú)傷害的、無(wú)輻射的、高分辨率的成像技術(shù)，它被廣泛的用于臨床診斷與研究中[Nitzsche,H.，etal.(2009)·''CharacterizationofScaffoldsforTissueEngineeringbyBenchtop-MagneticResonanceImaging.''TissueEngineeringPartC-Methods15(3):513-521.]。利用核磁共振成像技術(shù)對(duì)骨組織[Hartman，E.H.M.，etal.(2002)."Invivomagneticresonanceimagingexplorativestudyofectopicboneformationintherat."TissueEngineering8(6):1029-1036.]和軟骨組織都有較好的分辨率[Neves,A.A.,etal.(2002)·''Tissueengineeringofmeniscalcartilageusingperfusionculture.''ReparativeMedicine:GrowingTissuesandOrgans961:352-355.]，并能無(wú)損地在體內(nèi)監(jiān)測(cè)他們的形成與變化。磁共振參數(shù)的改變，如Tl，T2,弛豫時(shí)間和擴(kuò)散參數(shù)，可反映材料性質(zhì)的變化[vanderHeiden，M.S.，etal.(2012)·''AccurateandefficientfiberopticalshapesensorforMRIcompatibleminimallyinvasiveinstruments."OpticalSystemsDesign20128550.；Reiter,D.A.,etal.(2012)·"ImprovedMR-basedcharacterizationofengineeredcartilageusingmultiexponentialT~2relaxationandmultivariateanalysis.^NmrinBiomedicine25(3):476-488.]。如此，將凝膠制備成能在MRI中成像的材料將實(shí)現(xiàn)其可視化。[0007]在臨床上，通常會(huì)給病人注射造影劑，以增加病變組織與正常組織的密度差別，讓病灶"暴露無(wú)遺"。常用的是一種Tl類(lèi)制劑（如順磁性金屬離子Gd3+，Mn2+，F(xiàn)e3+等），在Tl加權(quán)成像中增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度。1984年，ScheringAG公司的Weinmann等開(kāi)發(fā)了第一款用于臨床的以二乙烯三胺五乙酸（DTPA)為Gd3+絡(luò)合劑的造影劑Gd-DTPA，大大降低了Gd3+的毒性，且具有良好的弛豫效果。但是，已經(jīng)有證據(jù)顯示，患者過(guò)多使用這種造影劑有可能導(dǎo)致腎纖維化病變。因此越來(lái)越多的研究集中在如何將Gd3+大分子化和靶向化，以提高其在體內(nèi)的作用時(shí)間和降低使用劑量來(lái)減少其毒副作用。HiroshiTanaka等將DTPA修飾在葡聚糖上，形成一種MRI顯影的骨細(xì)胞跟蹤劑[Tanaka,H.，etal.(2014)·"Synthesisofadextran-basedbonetracerforinvivomagneticresonanceandopticalimagingbytwoorthogonalcouplingreactions.^RscAdvances4(15):7561-7565.]〇SimithC.E.等將殼聚糖上修飾DTPA，制成了MRI顯影的脂質(zhì)體[Smith，C.E.，etal.(2013).〃APolymericFastenerCanEasilyFunctionalizeLiposomeSurfaceswithGadoliniumforEnhancedMagneticResonanceImaging."ACSNano7(11):9599-9610.]。這些例子說(shuō)明將螯合了Gd3+的DTPA接在大分子上，形成的納米顆粒在MRI上能夠顯影?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0008]為了克服現(xiàn)有凝膠不能顯影的不足，本發(fā)明提供一種能用核磁共振顯影的水凝膠，并且該凝膠同時(shí)具有可注射、可在一定pH范圍內(nèi)自我修復(fù)的特性，其具體技術(shù)方案如下：[0009]-種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復(fù)水凝膠，其特征在于：所述水凝膠包括組分A的絡(luò)合物和組分B，所述組份A為殼聚糖的側(cè)鏈氨基經(jīng)二乙烯三胺五乙酸（DTPA)部分取代的產(chǎn)物（Ch-DTPA)，其結(jié)構(gòu)式為[0010]【權(quán)利要求】1.一種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復(fù)水凝膠，其特征在于：所述水凝膠包括組分A的絡(luò)合物和組分B，所述組份A為殼聚糖的側(cè)鏈氨基經(jīng)二己帰H胺五己酸部分取代的產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)式為其中m、n為自然數(shù)，m/n=5%?50%;所述組分B為聚己二醇兩端為酵基的衍生物，其結(jié)構(gòu)式為：其中聚己二醇的分子量為1000-4000，y為自然數(shù)，且Y=22?90;所述組分A中氨基與組分B中酵基的摩爾數(shù)之比為4:1?1:1。2.如權(quán)利要求1所述的核磁共振可視化可注射抑敏感型自修復(fù)水凝膠，其特征在于：所述組分A的絡(luò)合物為組分A與GcT的絡(luò)合物。3.如權(quán)利要求1所述的核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復(fù)水凝膠，其特征在于：所述m/n=10%?40%，y=22?66,組分A中氨基與組分B中酵基的摩爾數(shù)之比為2:1。4.如權(quán)利要求1所述的核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復(fù)水凝膠，其特征在于：所述m/n=20%?30%，y=44?66。5.-種制備如權(quán)利要求1所述的核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復(fù)水凝膠的方法，其特征在于：步驟如下：(1)配制組分A溶液；取組份A，用質(zhì)量百分濃度為1%?5%醋酸溶液配成質(zhì)量百分濃度為2?5%的組份A溶液；(2)配制化-DTPA/GcT溶液；取GdCls水溶液，加入組分A中，使GcT的濃度為0.5?2.5mM；(3)配制組分B溶液；取組分B配制成濃度為15?40%的組分B水溶液；(4)取化-DTPA/GcT溶液和組分B溶液，使其充分混合，即得到核磁共振可視化可注射抑敏感型自修復(fù)水凝膠。6.如權(quán)利要求5所述的核磁共振可視化可注射抑敏感型自修復(fù)水凝膠的制備方法，其特征在于：所述步驟1中醋酸溶液的質(zhì)量百分濃度為1.5%?2.5%。7.如權(quán)利要求5所述的核磁共振可視化可注射抑敏感型自修復(fù)水凝膠的制備方法，其特征在于：所述步驟I中醋酸溶液的質(zhì)量百分濃度為2%。8.如權(quán)利要求1所述的核磁共振可視化可注射抑敏感型自修復(fù)水凝膠的應(yīng)用，其特征在于；所述水凝膠作為藥物載體、栓塞/填充材料、組織支架材料?！疚臋n編號(hào)】A61L27/52GK104258426SQ201410477587【公開(kāi)日】2015年1月7日申請(qǐng)日期:2014年9月17日優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日【發(fā)明者】劉芝蘭,劉佳,吳光耀,文之,李樂(lè),王磊,張留杰,杜麗娜,卓仁禧申請(qǐng)人:武漢大學(xué)