一種dna堿基對交聯的超分子水凝膠的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子水凝膠技術領域，設及一種DNA堿基對交聯的超分子水凝膠制 備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著超分子科學的建立，超分子水凝膠也開始被大家廣泛關注，與傳統的化學交 聯水凝膠相比，超分子水凝膠的Ξ維網絡結構是由弱相互作用誘導形成，由于弱相互作用 對外界刺激響應靈敏且常常具有一定的可逆性，因此，超分子水凝膠不僅保持了傳統水凝 膠高水含量、生物相容性、環境友好等性質，而且常兼具應激響應、自愈合等優異性質。目 前，超分子水凝膠中的氨鍵作用大多是非生物體內的分子間的氨鍵作用，而對生物體內含 有的DNA堿基對的氨鍵作用的引用卻很少見。DNA是自然界長期進化所選擇的基因載體，而 堿基對恰是DNA儲存和表達遺傳信息的基因密碼，并且堿基對具有的獨特性質是其他任何 分子都無法替代的。
[0003] 現在，文獻中有關堿基對水凝膠的報道都是將堿基對引入到水凝膠體系中大分子 鏈段的一端或兩端來形成鏈段間的氨鍵作用，但運類水凝膠的主要交聯作用為鏈段間的定 向排列堆積作用，具有結構不穩定的缺點。并且此類水凝膠大多在有機溶劑中成膠后用去 離子水移除有機溶劑，但無論如何洗涂都會存在溶劑殘留，而有機溶劑對人體具有一定的 刺激性和毒性并會產生不良反應，運就使此類水凝膠在生物應用上受到了限制。
[0004] 聚丙締酷胺水凝膠具有一定的生物相容性，可應用于人體軟組織填充材料，已被 批準用于注射隆胸隆臀等美容手術，但其結構不穩定，長時間吸水溶脹后無法保持其原來 形狀，成為溶膠狀態，運就在很大程度上限制了其應用范圍。
[0005] 中國專利（CN 103694426 A)描述了一種通過對堿基對修飾后引入到聚合物的末 端，通過兩個堿基之間形成互補的堿基對，堿基對之間形成的氨鍵具有鹽和pH響應性，雖 然，該聚合物可在海水淡化和個人保健等方面有應用，但該發明具有結構不穩定和因堿基 含量少對鹽和抑響應緩慢的缺點。
【發明內容】
[0006] 為了解決已有技術的問題，本發明目的是將生物體內含有的堿基對引入到聚丙締 酷胺水凝膠聚合物體系中，不只是末端接入，而是將堿基對鑲嵌到高分子鏈段內，使鏈與鏈 間存在大量的堿基對氨鍵作用，影響其力學性能并使其具有了對鹽和抑更強和更靈敏的響 應性。且本發明在水中得到水凝膠，運就排除了有機溶劑的影響。因此，具有更高的生物相 容性和生物適應性。
[0007] 本發明通過自由基聚合的方法制備一種DNA堿基對交聯的超分子水凝膠，該方法 包括:腺嚷嶺和胸腺喀晚先經過丙締酷氯改性，然后用極性溶劑進行沉淀析出改性腺嚷嶺 堿基單體和胸腺喀晚堿基單體并干燥，然后將已改性的腺嚷嶺堿基單體和胸腺喀晚堿基單 體與親水性單體丙締酷胺和引發劑過硫酸鐘先后加入去離子水中，攬拌至完全溶解，然后 將配制好的溶液直接置于反應容器中，最后將反應容器放在烘箱中進行加熱反應，使合成 的腺嚷嶺堿基單體和胸腺喀晚堿基單體與親水性單體進行自由基共聚形成高分子聚合物， 聚合物依靠 DNA堿基對的氨鍵作用形成Ξ維網狀結構，獲得DNA堿基對交聯的超分子水凝 膠。
[0008] 本發明所述的一種DNA堿基對交聯的超分子水凝膠的制備方法，其步驟和條件如 下： (1)堿基的改性 a. 將腺嚷嶺、胸腺喀晚分別溶于二甲基甲酯胺(DM巧中，分別配制成摩爾濃度為0.15~ 0.30mol/L的腺嚷嶺溶液和胸腺喀晚溶液;再向上述的各溶液中分別加入Ξ乙胺，放在冰浴 中攬拌20~30min后，加入丙締酷氯，將體系抽成真空，室溫下攬拌反應6~化，分別得到改 性的腺嚷嶺堿基單體溶液和胸腺喀晚堿基單體溶液;所用的腺嚷嶺和胸腺喀晚與丙締酷氯 和Ξ乙胺間的摩爾比均為1:1.1~1.3:1.4~1.6; b. 將步驟a得到的溶液中改性的腺嚷嶺堿基單體和胸腺喀晚堿基單體分別用極性溶劑 沉降析出，極性溶劑的體積量與被沉降溶液體積的比為7~10:1，然后用布氏漏斗進行抽 濾，分別得到接有雙鍵的腺嚷嶺堿基單體和胸腺喀晚堿基單體，將過濾產物置于干燥器里 干燥;所用的極性溶劑為乙酸。
[0009] (2)水凝膠的制備 將接有雙鍵的腺嚷嶺堿基單體、接有雙鍵的胸腺喀晚堿基單體、親水性單體丙締酷胺 (AM)和引發劑過硫酸鐘化PS)加入到去離子水中，并攬拌至完全溶，溶液中上述各物質的質 量濃度分別為lOg/L~30g/L、10g/L~30邑/1、200邑凡、2邑/1，將配置好的溶液直接置于反應 器中，然后將反應器置于65°C~75T的烘箱中反應4~8小時，反應后冷卻到室溫，最終制得 DNA堿基對交聯的超分子水凝膠;所述的DNA堿基對為腺嚷嶺和胸腺喀晚堿基對。腺嚷嶺堿 基單體:胸腺喀晚堿基單體:親水性單體丙締酷胺：引發劑過硫酸鐘質量比為5~15:5~15: 100:1。
[0010] 本發明的反應機理如下所示：
有益效果:本發明通過自由基聚合的方法制備一種DNA堿基對交聯的超分子水凝膠，該 方法包括:堿基對先經過丙締酷氯改性，然后用極性溶劑進行沉淀析出改性堿基單體并干 燥，然后將已改性的堿基單體與親水性單體和引發劑先后加入去離子水中，攬拌至完全溶 解，然后將配制好的溶液直接置于反應容器中，最后將反應容器放在烘箱中進行加熱反應， 使改性的堿基單體與親水性單體進行自由基共聚形成高分子聚合物，聚合物依靠 DNA堿基 對的氨鍵作用形成Ξ維網狀結構，獲得DNA堿基對交聯的超分子水凝膠。
[0011] 本發明是將生物體內含有的堿基對引入到聚丙締酷胺水凝膠聚合物體系中，不只 是末端接入，而是將堿基鑲嵌到高分子鏈段內，使鏈與鏈間存在大量的堿基對氨鍵作用，影 響其力學性能并使其具有了對鹽和pH更強和更靈敏的響應性。且本發明W水為溶劑，運就 排除了有機溶劑的影響，因此，具有良好的生物相容性、粘性、抑和鹽響應性等性質，解決了 純丙締酷胺結構不穩定的問題，可應用于基因傳遞、基因治療、藥物可控釋放及組織工程等 領域。本發明的制備方法簡單，原料易得，成本較低。
【附圖說明】
[0012] 圖1是實施例1DNA堿基對交聯的超分子水凝膠樣品的壓縮應力應變曲線圖。
[0013] 圖2是實施例2DNA堿基對交聯的超分子水凝膠樣品的壓縮應力應變曲線圖。
[0014] 圖3是實施例3DNA堿基對交聯的超分子水凝膠樣品的壓縮應力應變曲線圖。
[0015] 圖4是實施例4DNA堿基對交聯的超分子水凝膠樣品的壓縮應力應變曲線圖。
[0016] 圖5是實施例4DNA堿基對交聯的超分子水凝膠樣品的初始外觀形狀圖。
[0017] 圖6是對比例1未改性堿基對/聚丙締酷胺水凝膠樣品的初始外觀形狀圖。
[0018] 圖7是對比例2聚丙締酷胺水凝膠樣品的初始外觀形狀圖。
[0019] 圖8是圖5所示的DNA堿基對交聯的超分子水凝膠溶脹72h后的對應外觀形狀圖。
[0020] 圖9是圖6所示的未改性堿基對/聚丙締酷胺水凝膠溶脹72h后的對應外觀形狀圖。
[0021] 圖10是圖7所示的2聚丙締酷胺水凝膠溶脹72h后的對應外觀形狀圖。
【具體實施方式】
[0022] 實施例1 (1) 堿基的改性 a .將0.0031mol (0.6g)腺嚷嶺溶于20mL二甲基甲酯胺（DMF)中，配制成摩爾濃度為 0.15mol/L的腺嚷嶺溶液;將0.0031mol(0.56g)胸腺喀晚溶于20血DMF中，配制成摩爾濃度 為0.15mol/L的胸腺喀晚溶液;再向上述的各溶液中分別加入0.0043molS乙胺，放在冰浴 中攬拌20min后，加入0.0034mol丙締酷氯，將體系抽成真空，室溫下攬拌反應化，分別得到 改性腺嚷嶺堿基單體和胸腺喀晚堿基單體的溶液;所用的腺嚷嶺和胸腺喀晚與丙締酷氯和 Ξ乙胺間的摩爾比均為1:1.1:1.4; b.將步驟a得到的溶液中改性的腺嚷嶺堿基單體和胸腺喀晚堿基單體分別用140mL乙 酸溶劑沉降析出，乙酸溶劑與被沉降溶液體積的比為7:1，然后用布氏漏斗進行抽濾，分別 得到接有雙鍵的腺嚷嶺堿基單體和胸腺喀晚堿基單體，將過濾產物置于干燥器里干燥； (2) 水凝膠的制備 將0.15g接有雙鍵的腺嚷嶺堿基單體、0.15g接有雙鍵的胸腺喀晚堿基單體、Ig丙締酷 胺和O.Olg過硫酸鐘加入到5mL