一种X射线显影热致水凝胶及其制备方法与应用与流程

一种x射线显影热致水凝胶及其制备方法与应用
技术领域
[0001]
本发明属于生物医用高分子材料技术领域，具体涉及一种x射线显影热致水凝胶及其制备方法与应用。


背景技术：

[0002]
基于两亲性嵌段共聚物的热致水凝胶是一种以水为主要分散介质的具有三维空间网络结构的聚合物水体系，其特性包括溶胶-凝胶相转变、生物相容性和生物可降解性。该类水凝胶的温敏特性使其在低温下可注射，注入体内后快速在植入部位原位形成凝胶，具有使用方便、微创等特点，同时其嵌段共聚物合成简单、结构和性能可调控，已被广泛用于诸如药物递送、伤口修复以及组织再生等生物医学领域。此外，这些两亲性嵌段共聚物能够在水中自发形成核壳结构的胶束，可以增溶其它的疏水分子或药物。
[0003]
值得关注的是，基于两亲性嵌段共聚物热致水凝胶材料在体内发挥效用时所发生的降解行为对药物控释、组织修复的效果有着密切影响。因此，掌握体内降解过程并揭示降解机理对于更好地发挥热致水凝胶在生物医学领域的应用至关重要。材料体内降解行为的研究方式可分为侵入式和非侵入式。侵入式研究即解剖观察，存在动物消耗量大、成本高的缺点，而非侵入式观察主要利用荧光成像、磁共振成像和ct成像等体内成像技术手段对植入动物体内的材料进行无损地示踪。其中，由于ct成像具有成像深度深、分辨率高的特点而备受青睐。ct成像是根据物质吸收x射线的程度来显示物体的构造情况，而通常情况下的热致水凝胶材料一般只含有c、h、o、n等相对原子质量较低的元素，对x射线吸收较弱导致难以在ct下成像检测。为了使热致水凝胶具有x射线显影性能，可通过以下两种方式对热致水凝胶材料进行改造或修饰。
[0004]
制备具有x射线显影性能的热致水凝胶有两种方式——物理方法和化学方法。物理方法是指将具有成像能力的小分子/聚合物通过封装或共混的方式引入到体系内形成均一稳定的整体，使材料整体具有成像能力；而化学方法是指通过如聚合、接枝、端基修饰或表面改性等方法将显影基团引入到聚合物中，使其具有成像能力。物理方法中的封装或共混小分子成像造影剂的方式虽然可以实现热致水凝胶材料的可视化，但由于小分子成像造影剂在体内的快速扩散而使热致水凝胶材料仅在短期可视，并且小分子成像造影剂的快速泄漏还会引起潜在的全身毒性。而化学方法——在具有温敏特性的两亲性嵌段共聚物的分子链中引入具有x射线显影特性的基团，这种做法极可能会破坏聚合物原有的温敏特性，直接构建具有x射线显影性能和温敏特性的两亲性嵌段聚合物难度较大、成本较高。
[0005]
目前，对x射线显影的热致凝胶体系鲜有报道，专利cn104645356b公开了一种利用含碘小分子材料修饰peg/聚酯嵌段共聚物，制备x射线显影热致水凝胶的方法。但是，该方法能够引入的碘含量依然相对非常有限，必须通过提高聚合物的整体浓度来实现凝胶的x射线显影。
[0006]
因此，开发一种可以与各种热致凝胶化的两亲性嵌段聚合物共混的大分子造影剂，以便于通过两亲性嵌段聚合物的增溶作用使含碘大分子造影剂均匀地分散于水体系
中，以期可以在提高碘含量的同时兼顾体系的热致凝胶化的特性，就成为了本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

[0007]
有鉴于此，本发明的第一个目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种具有超高碘含量(超过50％重量百分比)的两亲性含碘聚碳酸酯基聚合物作为大分子成像造影剂，并通过热致凝胶化的两亲性嵌段聚合物的增溶作用将含碘聚碳酸酯大分子均匀地分散于体系中，实现在提高碘含量的同时兼顾体系的热致凝胶化的特性。
[0008]
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0009]
一种x射线显影热致水凝胶，包括质量分数为5～20％的含碘聚碳酸酯聚合物、质量分数为5～40％的两亲性嵌段共聚物和余量的溶媒。
[0010]
考虑到将具有x射线显影特性的基团共价引入到两亲性嵌段共聚物可能会破坏其本身温敏特性，而将水溶性的小分子成像造影剂共混/封装入热致水凝胶体系无法长期可视，且小分子成像造影剂的快速泄露还会引起潜在的全身毒性，本发明选择通过大分子成像造影剂与热致凝胶化的两亲性嵌段聚合物共混，利用两亲性嵌段聚合物的增溶作用使含碘聚碳酸酯大分子均匀地分散于水体系中，得到了具有优异的x射线显影能力的热致水凝胶体系。这样既避免了小分子成像造影剂快速扩散导致的无法长期显影的问题，又能够在有效保证体系碘含量的同时维持体系热致凝胶化的特性。
[0011]
值得说明的是，本发明的x射线显影热致水凝胶是由含碘聚碳酸酯聚合物、两亲性嵌段共聚物和以水为主要分散介质的溶媒共混组成的体系；并且，该体系具有温敏特性，当温度低于溶胶-凝胶相转变温度时，体系为流动的液体，具有良好的可注射性，当温度高于溶胶-凝胶相转变温度时，则自发转变成为半固体的水凝胶；同时，该体系的溶胶-凝胶相转变温度介于4～37℃之间。
[0012]
进一步的，所述含碘聚碳酸酯聚合物的结构为：
[0013][0014]
其中，x＝12-45，y＝2-20。
[0015]
值得说明的是，单纯的含碘聚碳酸酯聚合物本身疏水性非常强，本发明在含碘聚碳酸酯聚合物引入较低分子量(550-2000)的peg组分是在不显著地削弱含碘聚碳酸酯聚合物的碘含量的前提下给予大分子造影剂一定的两亲性，使得所合成的大分子造影剂能够与各种的热致凝胶化的两亲性嵌段聚合物的共混，便于通过两亲性嵌段聚合物的增溶作用使含碘聚碳酸酯大分子均匀地分散于水体系中，得到各种具有x射线显影能力的热致水凝胶体系。这样的一类大分子成像造影剂在构建x射线显影热致凝胶体系方面具有很好的普适
性。并且，本发明的x射线显影热致水凝胶体系在常温下依然具有良好的流动性，注射至体内后在体温下能够原位形成凝胶，同时具有优异的x射线显影性能，可以通过ct成像技术并结合三维重构技术获取其在体内的立体形貌、体积等参数，为热致水凝胶体内原位的可视化检测和无损示踪提供了一种直观的技术手段。
[0016]
进一步的，所述两亲性嵌段共聚物包括亲水嵌段a和疏水嵌段b，所述亲水嵌段a是平均分子量为400-8000g/mol的聚乙二醇peg嵌段，疏水嵌段b是平均分子量为500-40000g/mol的聚酯嵌段或聚氨基酸嵌段，且所述亲水嵌段a的质量占两亲性嵌段共聚物质量的10～90％，所述疏水嵌段b的质量占两亲性嵌段共聚物质量的10～90％。
[0017]
应当理解，本发明所述的两亲性嵌段共聚物能够在室温或低温下溶于以水为主要分散介质的溶媒中，并且可以在人体温度下自发转变为凝胶。
[0018]
更进一步的，所述聚酯嵌段包括聚乙交酯、聚丙交酯、聚ε-己内酯、聚原酸酯、聚ε-烷基取代己内酯、聚-戊内酯、聚1,4,8-三氧杂螺[4,6]-9-十一烷酮、聚对二氧六环酮、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酯中的一种或多种，及上述聚酯的共聚物；且所述聚氨基酸嵌段包括聚丙氨酸、聚苯丙氨酸、聚亮氨酸、聚赖氨酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸中的一种或多种，及上述聚氨基酸的共聚物。
[0019]
更进一步的，所述两亲性嵌段共聚物为aba型或bab型的三嵌段共聚物、ab型的两嵌段共聚物、a-g-b或b-g-a型的接枝共聚物、(a-b)
n
或(b-a)
n
的星形嵌段共聚物、a(ba)
n
或b(ab)
n
构型的多嵌段共聚物中的一种或多种，其中n为2至10的整数。
[0020]
进一步的，所述溶媒包括纯水、注射用水、生理盐水、缓冲溶液、动植物或人体的体液、组织培养液中的一种或多种。
[0021]
应当理解的，本发明虽然限定了溶媒的种类，但其它的水溶液或不以有机溶剂为主体的介质都可以在适当条件下适用为本发明的溶媒。
[0022]
进一步的，x射线显影热致水凝胶还包括质量分数为溶媒的0.01～15％的调节剂，所述调节剂包括吐温20、吐温40、吐温80、羧甲基纤维素钠、卡波姆、二甲基硅油、丙二醇、甘露醇、山梨醇、木糖醇、低聚糖、软骨素、甲壳素、壳聚糖、明胶、蛋白胶、透明质酸、聚乙二醇中的一种或多种。
[0023]
进一步的，所述x射线显影热致水凝胶的溶胶-凝胶相转变温度介于4～37℃之间。
[0024]
本发明的第二个目的在于提供一种如上所述x射线显影热致水凝胶的制备方法。
[0025]
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0026]
一种如上所述x射线显影热致水凝胶的制备方法，首先在低于两亲性嵌段聚合物溶胶-凝胶相转变温度的环境下搅拌使两亲性嵌段聚合物充分溶解于溶媒中，然后加入一定量的含碘聚碳酸酯聚合物继续搅拌使其呈均一稳定的聚合物水体系，即得到所述x射线显影热致水凝胶的聚合物水溶液。
[0027]
本发明的第三个目的在于提供一种如上所述x射线显影热致水凝胶的应用。
[0028]
所述x射线显影热致水凝胶在制备药物缓释载体、组织修复支架、组织标志物或血管栓塞剂领域的应用。
[0029]
与现有技术相比，本发明优点在于：
[0030]
1、本发明利用合成所得的含碘聚碳酸酯聚合物作为大分子显影剂与两亲性嵌段聚合物共混，通过两亲性嵌段聚合物的增溶作用使含碘聚碳酸酯大分子均匀地分散于体系
中，得到了具有x射线显影能力的热致水凝胶体系。该体系中的含碘聚碳酸酯聚合物可与各种热致凝胶化的两亲性嵌段共聚物材料共混得到x射线显影的热致水凝胶，在构建x射线显影热致凝胶体系方面具有良好的普适性。
[0031]
2、本发明所制备的x射线显影热致水凝胶体系在常温下具有良好的流动性，注射至体内后在体温下原位形成凝胶，同时具有良好的x射线显影性能，能够通过ct成像技术并结合三维重构技术获取其在体内的立体形貌、体积等参数，为热致水凝胶体内原位的可视化检测和无损示踪提供了一种直观的技术手段。
附图说明
[0032]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0033]
图1为含碘聚碳酸酯聚合物pi2与功能单体的核磁共振对比图(cdcl
3
)。
[0034]
图2为含碘聚碳酸酯聚合物pi2的凝胶渗透色谱图。
[0035]
图3为聚合物peg(m
n
＝1000)和含碘聚碳酸酯聚合物pi2的x射线光电子能谱。
[0036]
图4为含碘聚碳酸酯聚合物pi2(a)扫描电镜图及能谱图(b)各元素分布统计图。
[0037]
图5为不同聚合物水溶液的流变图：(a)15wt％p1，15％wtp2和15wt％p3聚合物水溶液；(b)30wt％p1pi2，30wt％p2pi2和30wt％p3pi2聚合物水溶液。
[0038]
图6为不同凝胶材料的ct扫描图(从左至右依次为：氧化铝粉末，15wt％p1，15wt％p2，15wt％p3，30wt％p1，30wt％p1pi2，30wt％p2pi2和30wt％p3pi2聚合物水溶液)。
[0039]
图7为实施例38不同凝胶材料注射到小鼠皮下后的x射线显影截面图和三维重构图。
具体实施方式
[0040]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041]
为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
[0042]
实施例1
[0043]
一种含碘的功能单体及其制备方法，包括：
[0044]
第一步，合成二碘新戊二醇。称量45gnai(300.22mmol)粉末于500ml茄形瓶(含磁子)中，加入约200ml无水丙酮后搅拌使固体充分溶解。接着，向茄形瓶中加入30g二溴新戊二醇(114.53mmol)后在58℃下冷凝回流，体系开始进行反应。当反应进行到第4天时，将上清液转移至新的茄形瓶并补加约15gnai和40ml无水丙酮，并继续在58℃下反应4天。反应结束后，滤除体系中的白色固体沉淀，再利用旋蒸仪蒸除丙酮，得到大量淡黄色固体。随后，向
反应瓶中加入约400ml的去离子水和4g的亚硫酸氢钠，充分搅拌使杂质碘还原成可水溶的碘离子，抽滤后得到白色固体。最后，85℃烘箱中干燥约12h，即得到纯净的二碘新戊二醇。
[0045]
第二步，利用氯甲酸乙酯将二碘新戊二醇上的两个羟基酰化关环得到功能单体。称量7.12g(20mmol)二碘新戊二醇于250ml茄形瓶中，向其中加入约100ml新蒸无水四氢呋喃后冰浴10min。接着，向反应瓶中注入4.3ml(44mmol)氯甲酸乙酯溶液并在冰浴中继续放置15min。将6.6ml(48mmol)无水三乙胺混入8ml四氢呋喃，混合均匀后缓慢滴加至反应体系，保证前两小时为冰水浴，之后室温反应约12h。反应结束后，滤除体系中的固体三乙胺盐酸盐，滤液旋蒸浓缩得到粗产物。将粗产物热溶于约2ml的四氢呋喃中，再缓慢滴加四氢呋喃直至粗产物完全溶解。接着向体系中缓慢滴加乙醚(约6ml)直至溶液出现浑浊，迅速反滴一滴四氢呋喃，浑浊消失后于室温下静置，体系中开始出现晶体，3h后转移至-20℃冰箱中过夜使其结晶完全。取出后，倾倒上清液，将产物真空干燥(35℃)约24h，即得功能单体5,5-二碘甲基-1,3-二氧杂环己烷-2-酮(itmc)，其
1
hnmr谱图如图1所示。
[0046]
实施例2
[0047]
一种含碘聚碳酸酯聚合物及其制备方法，包括：
[0048]
称取0.8g(1mmol)peg(m
n
＝800)于50ml茄形瓶中，加入23ml的无水甲苯，搭建分水装置，在125℃下搅拌30min后，体系蒸出约20ml无水甲苯。随后，停止加热并通入氩气，在氩气保护下使体系逐渐冷却。撤除分水部分，向瓶中加入1.91g(5mmol)itmc后用橡胶塞密封茄形瓶口，将体系抽换气三次后调整为通氩气状态。利用注射器向体系中注入2ml含386mg zn(hmds)
2
的无水甲苯溶液，在40℃下持续搅拌反应24h。反应结束后，取下茄形瓶，利用砂芯漏斗分离出固体产物。进一步提纯，将固体集于50ml茄形瓶中，加入1.5mlthf使产物均匀分散，再加入18ml无水乙醚，而后在-20℃下沉降约24h。取出反应瓶，倾倒上清液，重复提纯一次。将提纯后的产物真空干燥(35℃)约24h以除去残余溶剂，即得含碘聚碳酸酯聚合物pi1。
[0049]
通过凝胶渗透色谱(gpc)(采用四氢呋喃作为流动相，聚苯乙烯作为标样)测定所述的三嵌段共聚物pi1的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为2410和3760，分子量分布系数(m
w
/m
n
)为1.56。
[0050]
实施例3
[0051]
一种含碘聚碳酸酯聚合物及其制备方法，包括：
[0052]
称取1g(1mmol)peg(m
n
＝1000)于50ml茄形瓶中，加入23ml的无水甲苯，搭建分水装置，在125℃下搅拌30min后，体系蒸出约15ml无水甲苯。随后，停止加热并通入氩气，在氩气保护下使体系逐渐冷却。撤除分水部分，向瓶中加入3.82g(10mmol)itmc后用橡胶塞密封茄形瓶口，将体系抽换气三次后调整为通氩气状态。利用注射器向体系中注入2ml含386mg zn(hmds)
2
的无水甲苯溶液，在40℃下持续搅拌反应24h。反应结束后，取下茄形瓶，利用砂芯漏斗分离出固体产物。进一步提纯，将固体集于50ml茄形瓶中，加入2.5mlthf使产物均匀分散，再加入30ml无水乙醚，而后在-20℃下沉降约24h。取出反应瓶，倾倒上清液，重复提纯一次。将提纯后的产物真空干燥(35℃)约24h以除去残余溶剂，即得含碘聚碳酸酯聚合物pi2，其
1
h nmr谱图如图1所示。
[0053]
通过凝胶渗透色谱(gpc)(采用四氢呋喃作为流动相，聚苯乙烯作为标样)测定所述的三嵌段共聚物pi2的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为3870和6350，分子量分布系数
(m
n
/m
w
)为1.64，图2为其凝胶渗透色谱图。图3聚合物peg(m
n
＝1000)和含碘聚碳酸酯聚合物pi2的x射线光电子能谱；图4含碘聚碳酸酯聚合物pi2的扫描电镜图及能谱图。
[0054]
实施例4
[0055]
一种含碘聚碳酸酯聚合物及其制备方法，包括：
[0056]
称取1.5g(1mmol)peg(m
n
＝1500)于50ml茄形瓶中，加入33ml的无水甲苯，搭建分水装置，在125℃下搅拌30min后，体系蒸出约15ml无水甲苯。随后，停止加热并通入氩气，在氩气保护下使体系逐渐冷却。撤除分水部分，向瓶中加入7.64g(20mmol)itmc后用橡胶塞密封茄形瓶口，将体系抽换气三次后调整为通氩气状态。利用注射器向体系中注入2ml含386mg zn(hmds)
2
的无水甲苯溶液，在40℃下持续搅拌反应24h。反应结束后，取下茄形瓶，利用砂芯漏斗分离出固体产物。进一步提纯，将固体集于100ml茄形瓶中，加入5.5mlthf使产物均匀分散，再加入66ml无水乙醚，而后在-20℃下沉降约24h。取出反应瓶，倾倒上清液，重复提纯一次。将提纯后的产物真空干燥(35℃)约24h以除去残余溶剂，即得含碘聚碳酸酯聚合物pi3。
[0057]
通过凝胶渗透色谱(gpc)(采用四氢呋喃作为流动相，聚苯乙烯作为标样)测定所述的三嵌段共聚物pi3的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为6490和10350，分子量分布系数(m
w
/m
n
)为1.59。
[0058]
实施例5
[0059]
一种含碘聚碳酸酯聚合物及其制备方法，包括：
[0060]
称取0.55g(1mmol)单甲氧基封端的聚乙二醇(mpeg，m
n
＝550)于50ml茄形瓶中，加入23ml的无水甲苯，搭建分水装置，在125℃下搅拌30min后，体系蒸出约20ml无水甲苯。随后，停止加热并通入氩气，在氩气保护下使体系逐渐冷却。撤除分水部分，向瓶中加入1.91g(5mmol)itmc后用橡胶塞密封茄形瓶口，将体系抽换气三次后调整为通氩气状态。利用注射器向体系中注入2ml含386mgzn(hmds)
2
的无水甲苯溶液，在40℃下持续搅拌反应24h。反应结束后，取下茄形瓶，利用砂芯漏斗分离出固体产物。进一步提纯，将固体集于50ml茄形瓶中，加入1.5mlthf使产物均匀分散，再加入18ml无水乙醚，而后在-20℃下沉降约24h。取出反应瓶，倾倒上清液，重复提纯一次。将提纯后的产物真空干燥(35℃)约24h以除去残余溶剂，即得含碘聚碳酸酯聚合物pi4。
[0061]
通过凝胶渗透色谱(gpc)(采用四氢呋喃作为流动相，聚苯乙烯作为标样)测定所述的三嵌段共聚物pi4的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为2170和3280，分子量分布系数(m
w
/m
n
)为1.51。
[0062]
实施例6
[0063]
一种含碘聚碳酸酯聚合物及其制备方法，包括：
[0064]
称取0.75g(1mmol)mpeg(m
n
＝750)于50ml茄形瓶中，加入23ml的无水甲苯，搭建分水装置，在125℃下搅拌30min后，体系蒸出约15ml无水甲苯。随后，停止加热并通入氩气，在氩气保护下使体系逐渐冷却。撤除分水部分，向瓶中加入3.82g(10mmol)itmc后用橡胶塞密封茄形瓶口，将体系抽换气三次后调整为通氩气状态。利用注射器向体系中注入2ml含386mg zn(hmds)
2
的无水甲苯溶液，在40℃下持续搅拌反应24h。反应结束后，取下茄形瓶，利用砂芯漏斗分离出固体产物。进一步提纯，将固体集于50ml茄形瓶中，加入2.5mlthf使产物均匀分散，再加入30ml无水乙醚，而后在-20℃下沉降约24h。取出反应瓶，倾倒上清液，重
复提纯一次。将提纯后的产物真空干燥(35℃)约24h以除去残余溶剂，即得含碘聚碳酸酯聚合物pi5。
[0065]
通过凝胶渗透色谱(gpc)(采用四氢呋喃作为流动相，聚苯乙烯作为标样)测定所述的三嵌段共聚物pi5的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为3320和4950，分子量分布系数(m
w
/m
n
)为1.49。
[0066]
实施例7
[0067]
一种含碘聚碳酸酯聚合物及其制备方法，包括：
[0068]
称取1g(1mmol)mpeg(m
n
＝1000)于50ml茄形瓶中，加入33ml的无水甲苯，搭建分水装置，在125℃下搅拌30min后，体系蒸出约15ml无水甲苯。随后，停止加热并通入氩气，在氩气保护下使体系逐渐冷却。撤除分水部分，向瓶中加入7.64g(20mmol)itmc后用橡胶塞密封茄形瓶口，将体系抽换气三次后调整为通氩气状态。利用注射器向体系中注入2ml含386mg zn(hmds)
2
的无水甲苯溶液，在40℃下持续搅拌反应24h。反应结束后，取下茄形瓶，利用砂芯漏斗分离出固体产物。进一步提纯，将固体集于100ml茄形瓶中，加入5.5mlthf使产物均匀分散，再加入60ml无水乙醚，而后在-20℃下沉降约24h。取出反应瓶，倾倒上清液，重复提纯一次。将提纯后的产物真空干燥(35℃)约24h以除去残余溶剂，即得含碘聚碳酸酯聚合物pi6。
[0069]
通过凝胶渗透色谱(gpc)(采用四氢呋喃作为流动相，聚苯乙烯作为标样)测定所述的三嵌段共聚物pi6的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为5990和9280，分子量分布系数(m
w
/m
n
)为1.55。
[0070]
综合实施例2～7中各含碘聚碳酸酯聚合物的表征结果及相关性质于表1中。
[0071]
表1
[0072][0073]
实施例8
[0074]
一种两亲性嵌段共聚物及其制备方法，包括：
[0075]
称量15g(10mmol)peg(m
n
＝1500)于干燥的250ml三颈瓶中，调整体系至抽真空状态，在油浴温度120℃下，边加热边搅拌。约2h后，体系通氩气降温至80℃。在氩气的保护下，加入28.70g(251.4mmol)己内酯(cl)和7.30g(62.8mmol)乙交酯(ga)，并注入2ml含144mg辛酸亚锡(sn(oct)
2
)的无水甲苯溶液。将体系密封，抽换气三次后调整为通氩气状态，并在
150℃下搅拌反应12h。反应结束后，降温至120℃并抽真空1h以除去未反应的单体。之后向瓶内的粗产物中加入约200ml的80℃热水，充分搅拌后静置。待上层液体变澄清后，趁热倾倒出上层溶液。反复水洗操作三次，最后将产物冷冻干燥约3天以除去内含的大量水分，干燥过后即得三嵌段共聚物pcga-peg-pcga(p1)。
[0076]
通过凝胶渗透色谱(gpc)(采用四氢呋喃作为流动相，聚苯乙烯作为标样)测定所述的三嵌段共聚物p1的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为5240和7070，分子量分布系数(m
w
/m
n
)为1.35。
[0077]
实施例9
[0078]
一种两亲性嵌段共聚物及其制备方法，包括：
[0079]
称量15g(10mmol)peg(m
n
＝1500)于干燥的250ml三颈瓶中，调整体系至抽真空状态，在油浴温度120℃下，边加热边搅拌。约2h后，体系通氩气降温至80℃。在氩气的保护下，加入24.24g(168.2mmol)丙交酯(la)和9.76g(84.1mmol)ga，并注入2ml含136mgsn(oct)
2
的无水甲苯溶液。将体系密封，抽换气三次后调整为通氩气状态，并在150℃下搅拌反应12h。反应结束后，降温至120℃并抽真空1h以除去未反应的单体。之后向瓶内的粗产物中加入约200ml的80℃热水，充分搅拌后静置。待上层液体变澄清后，趁热倾倒出上层液体。反复水洗操作三次，最后将产物冷冻干燥约3天以除去内含的大量水分，干燥过后即得三嵌段共聚物plga-peg-plga(p2)。
[0080]
通过gpc(采用四氢呋喃作为流动相，聚苯乙烯作为标样)测定所述的三嵌段共聚物p2的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为4270和5290，分子量分布系数(m
w
/m
n
)为1.24。
[0081]
实施例10
[0082]
一种两亲性嵌段共聚物及其制备方法，包括：
[0083]
称量15g(10mmol)peg(m
n
＝1500)于干燥的250ml三颈瓶中，调整体系至抽真空状态，在油浴温度120℃下，边加热边搅拌。约2h后，体系通氩气降温至80℃。在氩气的保护下，加入27.36g(239.7mmol)cl和8.64g(59.9mmol)la，并注入2ml含144mgsn(oct)
2
的无水甲苯溶液。将体系密封，抽换气三次后调整为通氩气状态，并在150℃下搅拌反应12h。反应结束后，降温至120℃并抽真空1h以除去未反应的单体。之后向瓶内的粗产物中加入约200ml的80℃热水，充分搅拌后静置。待上层液体变澄清后，趁热倾倒出上层液体。反复水洗操作三次，最后将产物冷冻干燥约3天以除去内含的大量水分，干燥过后即得三嵌段共聚物pcla-peg-pcla(p3)。
[0084]
通过gpc(采用四氢呋喃作为流动相，聚苯乙烯作为标样)测定所述的三嵌段共聚物p3的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为5350和7120，分子量分布系数(m
w
/m
n
)为1.33。
[0085]
实施例11
[0086]
一种两亲性嵌段共聚物及其制备方法，包括：
[0087]
称量15g(20mmol)单甲氧基封端的mpeg(m
n
＝750)溶于80ml甲苯中，蒸馏至体系为30ml以除去聚合物中的残余水分。接着，加入35g(242.8mmol)la和1ml含60mgsn(oct)
2
的无水甲苯溶液。将体系密封，抽换气三次后调整为通氩气状态，并在150℃下搅拌反应12h。反应结束后，降温至120℃并抽真空1h以除去未反应的单体。之后向瓶内加入二氯甲烷使粗产物充分溶解，将溶液滴加到冷乙醚中沉降，并在-20℃下静置24h。最后倾倒上层溶液，将沉淀物真空干燥约12h以除去残余溶剂，干燥过后即得两嵌段共聚物mpeg-pla(p4)。
nca单体加入到20ml经无水硫酸镁干燥的chcl
3
/dmf(v/v3:1)混合溶剂中，并室温下磁力搅拌30min。在氩气的氛围下，将混合单体的溶液转移到干燥的mpeg
5000-nh
2
中，随后将体系温度升至37℃，在氩气的氛围下，磁力搅拌反应3d。反应3d后，将体系冷却至室温，加入20ml的chcl
3
，待反应产物完全溶解后，逐滴加入到冰乙醚中进行沉降，并重复上述操作三次。最后，将产物置于25℃的真空烘箱中干燥48h，得到白色固体产物mpeg
5000-paf(p8)。
[0104]
通过gpc(采用n,n-二甲基甲酰胺作为流动相，聚甲基丙烯酸甲酯作为标样)测定所述的两嵌段共聚物p8的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为7700和9940，分子量分布系数(m
w
/m
n
)为1.29。
[0105]
实施例16
[0106]
一种两亲性嵌段共聚物及其制备方法，包括：
[0107]
称量0.5g(0.250mmol)nh
2-peg
2000-nh
2
与50ml的甲苯共沸除水，待剩余溶剂体积为5ml，密封体系并冷却至室温。将0.783g(6.80mmol)
l-ala-nca和0.186g(0.973mmol)
l-phe-nca单体加入到20ml经无水硫酸镁干燥的chcl
3
/dmf(v/v3:1)混合溶剂中，并室温下磁力搅拌30min。在氩气的氛围下，将混合单体的溶液转移到干燥的nh
2-peg
2000-nh
2
中，随后将体系温度升至37℃，在氩气的氛围下，磁力搅拌反应3d。反应3d后，将体系冷却至室温，加入20ml的chcl
3
，待反应产物完全溶解后，逐滴加入到冰乙醚中进行沉降，并重复上述操作三次。最后，将产物置于25℃的真空烘箱中干燥48h，得到白色固体产物paf-peg
2000-paf(p9)。
[0108]
通过gpc(采用n,n-二甲基甲酰胺作为流动相，聚甲基丙烯酸甲酯作为标样)测定所述的两嵌段共聚物p9的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为4200和5250，分子量分布系数(m
w
/m
n
)为1.25。
[0109]
实施例17
[0110]
一种两亲性嵌段共聚物及其制备方法，包括：
[0111]
称量11g(20mmol)单甲氧基封端的mpeg(m
n
＝550)溶于80ml甲苯中，蒸馏至体系为30ml以除去聚合物中的残余水分。接着加入21g(183.9mmol)cl和1ml含96mgsn(oct)
2
的无水甲苯溶液，并在120℃下回流24h。随后加入4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)1.62ml，在60℃下反应7h。反应结束后在上述溶液中加入乙醚沉淀得到粗产物。将所得粗产物溶于30ml二氯甲烷中并将溶液缓慢加入到冷乙醚中使其沉降，并在-20℃下静置24h。最后倾倒上层溶液，将沉淀物真空干燥约12h以除去残余溶剂，干燥过后即得三嵌段共聚物mpeg-pcl-mpeg(p10)。
[0112]
通过gpc(采用四氢呋喃作为流动相，聚苯乙烯作为标样)测定所述的p10的数均与重均分子量(m
n
,m
w
)分别为5170和6250，分子量分布系数(m
w
/m
n
)为1.21。
[0113]
综合实施例8～17中各种含两亲性嵌段共聚物的表征结果及相关性质于表2中。
[0114]
表2
[0115][0116][0117]
实施例18
[0118]
一种两亲性嵌段共聚物水溶液，称量1.5gp1聚合物于25ml蝴蝶瓶(含磁子)中，向其中加入8.5g的生理盐水，加盖密封。接着进行淬火操作：将蝴蝶瓶置于65℃热水中搅拌，随后可观察到聚合物呈白色粘稠状分散在水溶液中，此时继续搅拌约5min；而后迅速将蝴蝶瓶转移至冰水中搅拌5min，体系逐渐变得均一透明，即制得15wt％p1聚合物水溶液。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为33.0℃，如图5(a)所示。
[0119]
实施例19
[0120]
一种两亲性嵌段共聚物水溶液，称量1.5gp2聚合物于25ml蝴蝶瓶(含磁子)中，向其中加入8.5g的生理盐水，密封后置于4℃冰箱中搅拌。约3天后，体系变得均一透明，即制得15wt％p2聚合物水溶液。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为31.0℃，如图5(a)所示。
[0121]
实施例20
[0122]
一种两亲性嵌段共聚物水溶液，称量1.5gp3聚合物于25ml蝴蝶瓶(含磁子)中，向其中加入8.5g的生理盐水，加盖密封。接着进行淬火操作：将蝴蝶瓶置于65℃热水中搅拌，随后可观察到聚合物呈白色粘稠状分散在水溶液中，此时继续搅拌约5min；而后迅速将蝴蝶瓶转移至冰水中搅拌5min，体系逐渐变得均一透明，即制得15wt％p3聚合物水溶液。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为32.7℃，如图5(a)所示。
[0123]
实施例21
[0124]
一种两亲性嵌段共聚物水溶液，称量3.0gp1聚合物于25ml蝴蝶瓶(含磁子)中，向其中加入7.0g的纯水，制得30wt％p1聚合物水溶液。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为31.9℃。
[0125]
实施例22
[0126]
一种两亲性嵌段共聚物水溶液，称量3.0gp5聚合物于25ml蝴蝶瓶(含磁子)中，向其中加入7.0g的磷酸缓冲溶液，制得30wt％p5聚合物水溶液。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为37.0℃。
[0127]
实施例23
[0128]
一种两亲性嵌段共聚物水溶液，称量质量比为1/1的p1和p5聚合物于25ml蝴蝶瓶(含磁子)中，向其中加入一定量的生理盐水，制得30wt％的p1p5聚合物水溶液。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为35.7℃。
[0129]
实施例24
[0130]
用移液枪取0.6ml不同浓度的p1、p2、p3、p5以及p1p5聚合物水溶液于2ml玻璃样品瓶(d＝7mm)内，在4℃下平衡12h以消除加样过程中产生的气泡。以氧化铝粉末作为对照组进行micro-ct测试，扫描重构后用ctan软件分析得到其灰度值。所得micro-ct扫描图如图所示。各聚合物水溶液和氧化铝粉末的平均灰度值差异如表3：
[0131]
表3
[0132]
样品名称浓度平均灰度值
a
相对于氧化铝粉末
b
p11516.5-19.3p21516.9-18.9p31516.4-19.4p13017.3-18.5p53017.1-18.7p1p53016.7-19.1氧化铝粉末/35.8/
[0133]
注：
a
各个样品的灰度值分析都取同等范围的强度窗口；
b“+”表示大于，
“-”
表示小于。
[0134]
实施例25
[0135]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为1/1的嵌段聚合物p1和pi1，用注射用水制得聚合物水溶液40wt％p1pi1。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为32.9℃。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末。
[0136]
实施例26
[0137]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为1/1的嵌段聚合物p1和pi2，用生理盐水制得聚合物水溶液30wt％p1pi2。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试
聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为33.2℃，如图5(b)所示。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末，如图6所示。
[0138]
实施例27
[0139]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为1/1的嵌段聚合物p2和pi2，用生理盐水制得聚合物水溶液30wt％p2pi2。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为32.6℃，如图5(b)所示。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末，如图6所示。
[0140]
实施例28
[0141]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为1/1的嵌段聚合物p3和pi2，用生理盐水制得聚合物水溶液30wt％p3pi2。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为31.8℃，如图5(b)所示。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末，如图6所示。
[0142]
实施例29
[0143]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为3/1的嵌段聚合物p5和pi2，用生理盐水制得聚合物水溶液40wt％p5pi2。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为35.1℃。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末。
[0144]
实施例30
[0145]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为1/1的嵌段聚合物p1和pi2，用磷酸缓冲溶液制得聚合物水溶液40wt％p1pi2。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为31.2℃。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末。
[0146]
实施例31
[0147]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为1/1/2的嵌段聚合物p1、p5和pi2，用注射用水制得聚合物水溶液40wt％p1p5pi2。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为34.0℃。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末。
[0148]
实施例32
[0149]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为2/1的嵌段聚合物p1和pi3，用生理盐水制得聚合物水溶液40wt％p1pi3，并加入透明质酸使其质量分数为溶媒的0.8wt％。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为35℃。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末。
[0150]
实施例33
[0151]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为4/1的嵌段聚合物p4和pi3，用生理盐水
制得聚合物水溶液40wt％p4pi3，并加入聚乙二醇-400使其的质量分数为溶媒的3wt％。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为29.4℃。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末。
[0152]
实施例34
[0153]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为9/11的嵌段聚合物p7和pi4，用组织培养液制得聚合物水溶液20wt％p7pi4，并加入壳聚糖使其质量分数为溶媒的0.5wt％。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为32.2℃。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末。
[0154]
实施例35
[0155]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为1/1的嵌段聚合物p8和pi5，用生理盐水制得聚合物水溶液20wt％p8pi5，并加入吐温20使其质量分数为溶媒的2wt％。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为29.3℃。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末。
[0156]
实施例36
[0157]
一种x射线显影热致水凝胶，称量质量比为2/3的嵌段聚合物p9和pi6，用磷酸缓冲溶液制得聚合物水溶液20wt％p9pi6。该溶液具有热致凝胶化性质。通过应力控制型流变仪测试聚合物水溶液在升温条件下的流变学行为，当储能模量g'和损耗模量g”值相等时其溶胶-凝胶相转变温度为28.6℃。进行micro-ct拍摄测得其x射线显影效果优于氧化铝粉末。
[0158]
实施例37
[0159]
用移液枪取0.6ml不同浓度的p1pi1、p1pi2、p2pi2、p3pi2、p5pi2、p1p5pi2、p1pi3、p4pi3、p7pi4、p8pi5和p9pi6聚合物水溶液于2ml玻璃样品瓶(d＝7mm)内，在4℃下平衡12h以消除加样过程中产生的气泡。以氧化铝粉末作为对照组进行micro-ct测试，扫描重构后用ctan软件分析得到其灰度值。所得micro-ct扫描图如图所示。各聚合物水溶液和氧化铝粉末的平均灰度值差异如表4：
[0160]
表4
[0161]
[0162][0163]
注：
a
各个样品的灰度值分析都取同等范围的强度窗口；
b“+”表示大于，
“-”
表示小于。
[0164]
实施例38
[0165]
将上述浓度为30％的p1pi2、p2pi2和p3pi2聚合物水溶液通过皮下注射的方式注入到小鼠脊椎两侧，每个样品注射体积为0.1ml。注射样品10min之后，利用micro-ct对小鼠进行全身扫描，扫描结果如图7所示。30％的各聚合物水溶液和体内软组织的灰度值差异如表5：
[0166]
表5
[0167]
样品名称平均灰度值
a
相对于体内软组织
b
p1pi284.4+67.7p2pi282.2+65.5p3pi285.8+69.1体内软组织16.7/
[0168]
注：
a
各个样品的灰度值分析都取同等范围的强度窗口；
b“+”表示大于，
“-”
表示小于。
[0169]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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