一種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復水凝膠及其制備方法和用途【專利摘要】本發(fā)明提供一種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復水凝膠，凝膠由經DTPA修飾的殼聚糖（組分A）和兩端醛基化的聚乙二醇（組分B）構成，絡合Gd3+后的組分A溶液與組分B溶液在室溫下短時間混合即可形成原位凝膠，該凝膠具有pH敏感自修復特性，且無需反復給病人注射顯影劑就能夠保證在較長的時間內用MRI顯影，從而降低因Gd3+富集而病變的風險。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＠f明】-種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復水凝膠及其制備方法和用途【
技術領域：
】[0001]本發(fā)明屬于化學和生物醫(yī)藥領域，尤其涉及一種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復水凝膠及其制備方法和用途?！?br>背景技術：
】[0002]水凝膠是一種以水為分散介質的高分子交聯(lián)網(wǎng)狀結構的材料，因其富含水分，性質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)用領域中有著廣泛的應用，可作為藥物緩釋基質材料，組織修復材料等。其中，天然高分子如透明質酸，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，被深入地研究和廣泛地應用于醫(yī)用水凝膠的設計與合成。[0003]在臨床實際使用過程中，一種能夠在體外呈流動態(tài)，一旦通過導管或針頭注射到體內經過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凝膠。Poloxamer407(PluronicF-127)就是一種物理凝膠，在37°C時形成凝膠，用于治療燒傷和其他的創(chuàng)傷。一定濃度的Poloxamer118能夠減少紅細胞的凝聚和血液黏度，潤滑細胞表面，減少細胞與細胞間的摩擦[杜廣增，趙浩如（2008)."Poloxamer407溫敏性即型凝膠的制備和應用進展.〃藥學進展32(4):163-167.]。此類凝膠已經商品化，其不足在于力學強度不夠，締合的網(wǎng)絡結構不穩(wěn)定，在體內維持的時間較短，而且滲透性較高。而各種化學凝膠正好彌補這一不足。HylanB(商品名為HylaformTM)水凝膠是透明質酸與聯(lián)乙烯砜交聯(lián)的產物，最近在美國和歐洲被用來作為整容的皮下植入材料。Hallen對用HylaformTM來治療聲帶缺陷進行了研究，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，并且無炎性和其他的副反應，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]自愈性材料是一類具有自我修復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備受關注的領域。當凝膠的交聯(lián)點為動態(tài)的化學作用時，可表現(xiàn)出自愈性能。一類為非共價鍵作為交聯(lián)作用力，如氫鍵，范德華力，配位作用，親疏水作用等，但此類凝膠也是由于力學強度不足使應用范圍受到限制；另一類為可逆的共價鍵作為交聯(lián)作用力，如雙硫鍵、酰腙鍵、亞胺鍵等?？梢岳眠@些特點制備這種可修復同時能夠注射的水凝膠。有文獻報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，因為亞胺鍵的形成過程為可逆反應，因此該凝膠也具有自修復的特點，同時證明它對多種生物化學刺激有響應，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致凝膠降解。這種凝膠在生物醫(yī)學領域將有廣泛的前景[Zhang，Y.，etal.(2011)·''Synthesisofmultiresponsiveanddynamicchitosan-basedhydrogelsforcontrolledreleaseofbioactivemolecules."Biomacromolecules12(8):2894-2901.]〇[0005]但是在臨床實踐中，通常水凝膠注射到體內后難確定其注射的部位，也難以觀察和監(jiān)測周圍組織或病灶部位的變化，因此，發(fā)明一種可視化凝膠將對解決這類問題有很大的幫助。[0006]核磁共振成像（MRI)技術是目前少有的對人體無傷害的、無輻射的、高分辨率的成像技術，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對骨組織[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.]，并能無損地在體內監(jiān)測他們的形成與變化。磁共振參數(shù)的改變，如Tl，T2,弛豫時間和擴散參數(shù)，可反映材料性質的變化[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中成像的材料將實現(xiàn)其可視化。[0007]在臨床上，通常會給病人注射造影劑，以增加病變組織與正常組織的密度差別，讓病灶"暴露無遺"。常用的是一種Tl類制劑（如順磁性金屬離子Gd3+，Mn2+，F(xiàn)e3+等），在Tl加權成像中增強信號強度。1984年，ScheringAG公司的Weinmann等開發(fā)了第一款用于臨床的以二乙烯三胺五乙酸（DTPA)為Gd3+絡合劑的造影劑Gd-DTPA，大大降低了Gd3+的毒性，且具有良好的弛豫效果。但是，已經有證據(jù)顯示，患者過多使用這種造影劑有可能導致腎纖維化病變。因此越來越多的研究集中在如何將Gd3+大分子化和靶向化，以提高其在體內的作用時間和降低使用劑量來減少其毒副作用。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顯影的脂質體[Smith，C.E.，etal.(2013).〃APolymericFastenerCanEasilyFunctionalizeLiposomeSurfaceswithGadoliniumforEnhancedMagneticResonanceImaging."ACSNano7(11):9599-9610.]。這些例子說明將螯合了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，并且該凝膠同時具有可注射、可在一定pH范圍內自我修復的特性，其具體技術方案如下：[0009]-種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復水凝膠，其特征在于：所述水凝膠包括組分A的絡合物和組分B，所述組份A為殼聚糖的側鏈氨基經二乙烯三胺五乙酸（DTPA)部分取代的產物（Ch-DTPA)，其結構式為[0010]【權利要求】1.一種核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復水凝膠，其特征在于：所述水凝膠包括組分A的絡合物和組分B，所述組份A為殼聚糖的側鏈氨基經二己帰H胺五己酸部分取代的產物，其結構式為其中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，其結構式為：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.如權利要求1所述的核磁共振可視化可注射抑敏感型自修復水凝膠，其特征在于：所述組分A的絡合物為組分A與GcT的絡合物。3.如權利要求1所述的核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復水凝膠，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.如權利要求1所述的核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復水凝膠，其特征在于：所述m/n=20%?30%，y=44?66。5.-種制備如權利要求1所述的核磁共振可視化可注射pH敏感型自修復水凝膠的方法，其特征在于：步驟如下：(1)配制組分A溶液；取組份A，用質量百分濃度為1%?5%醋酸溶液配成質量百分濃度為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水凝膠。6.如權利要求5所述的核磁共振可視化可注射抑敏感型自修復水凝膠的制備方法，其特征在于：所述步驟1中醋酸溶液的質量百分濃度為1.5%?2.5%。7.如權利要求5所述的核磁共振可視化可注射抑敏感型自修復水凝膠的制備方法，其特征在于：所述步驟I中醋酸溶液的質量百分濃度為2%。8.如權利要求1所述的核磁共振可視化可注射抑敏感型自修復水凝膠的應用，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】A61L27/52GK104258426SQ201410477587【公開日】2015年1月7日申請日期:2014年9月17日優(yōu)先權日:2014年9月17日【發(fā)明者】劉芝蘭,劉佳,吳光耀,文之,李樂,王磊,張留杰,杜麗娜,卓仁禧申請人:武漢大學