本發明屬于生物醫用材料領域，具體涉及一種2-羥基磺酸丙基羥丁基殼聚糖衍生物及其制備方法和應用。

背景技術：

1、殼聚糖是一種天然高分子聚陽離子多糖，具有生物相容性好，無免疫原性，無毒副作用，生物安全性好的優點，同時還具有止血、鎮痛、抗菌、抗感染等多種作用，并能促進創傷愈合，易于制成膜片，具有制備各種敷料的良好性能。殼聚糖類材料經過數十年來不斷的發展，經歷了前三代材料，目前已經發展到了第四個階段。

2、第一代殼聚糖材料為從蝦、蟹等甲殼類動物的殼中提取的甲殼素和進一步脫乙酰基得到的殼聚糖。甲殼素不溶于一般的常用溶劑，殼聚糖可溶于部分稀酸溶液，但二者均不能溶于中性水溶液。第二代殼聚糖材料為通過在甲殼素或殼聚糖的分子上接枝可溶性基團，使之變為水溶性材料，代表材料為羧甲基甲殼素、羧甲基殼聚糖和殼聚糖季銨鹽等衍生物。該類材料解決了第一代殼聚糖材料不溶于水的問題，在醫療領域中，就解決了第一代殼聚糖材料的酸性溶液不能進入體內使用的問題，大大拓展了殼聚糖材料在人體上的應用。

3、第三代殼聚糖材料是通過在甲殼素或殼聚糖的分子上接枝智能基團使其成為智能殼聚糖生物材料，包括溫度敏感型智能材料、ph敏感型生物材料、壓力敏感型生物材料、磁性敏感型生物材料等。其中通過接枝羥丁基得到的殼聚糖材料以其優良的溫度敏感性而得到了廣泛的應用。羥丁基殼聚糖材料不僅解決了第一代生物材料的不溶于水的問題，還具有溫度敏感特性。即其水溶液在低溫下(低于其凝膠溫度)為溶液狀態，逐漸升溫后，可在高于其凝膠溫度后，如達到體溫37℃后轉變為不能流動的凝膠狀態。這一特性使得該材料作用于病患部位后，可以長期固定并發揮作用。可以使用在幾乎任何形狀的創面，包括平面型、褶皺型、縫隙型等，使用后轉變為不流動的凝膠貼附在創面上，不會因體位改變而流失，從而起到長期治療的效果，解決了第二代羧甲基殼聚糖等材料流動性大，易離開需要屏障的創面部位的問題。因此，羥丁基殼聚糖材料具有良好的促進傷口愈合及其他生物學活性。

4、公布號為cn?113908329?a的發明專利申請公開了一種羥丁基殼聚糖水凝膠敷料及其制備方法，其中與羥丁基殼聚糖配伍的輔料為甘油、甘露醇、山梨醇等含三個或三個以上羥基的多元醇類物質，而如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、硝酸鉀、硫酸鈉等藥典中常用的強極性的離子型滲透壓調節劑在常規條件下不能用于與羥丁基殼聚糖制劑進行配伍。這是由于羥丁基殼聚糖與上述強極性物質配伍，在低溫為均一透明的流動溶液，而在升溫時變為白色不透明的凝膠，凝膠強度較低，在外力作用下很容易散碎，且不會再次凝固，除非重新在低溫使其均一化。

5、而如果僅用水溶液，或以甘油、甘露醇等多元醇類物質配伍制備的溶液，其本身可達到低溫易流動，升溫至體溫附近后轉變為不流動的凝膠，且凝膠強度較大，凝膠不散碎。但采用該類配方的羥丁基殼聚糖水凝膠敷料用于人體后，尤其是在體液較多的部位，如腹腔、及滲液多的創面部位，會逐漸縮水析出沉淀，只能起到短期的凝膠作用。而且作為細胞培養基使用時也會出現析出沉淀的現象，即該羥丁基殼聚糖水凝膠敷料與人體的生理環境的匹配度還存在一定的缺陷。

技術實現思路

1、針對上述問題，本發明的一個目的是提供一種同時接枝2-羥基磺酸丙基基團和羥丁基基團的殼聚糖衍生物，該衍生物能與強極性的離子型化合物(如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、硝酸鉀、硫酸鈉、磷酸鹽緩沖液等)的滲透壓調節劑配伍，獲得性能良好的溫敏性溶液，且在體溫下形成凝膠時也呈現均一，透明的狀態，凝膠強度大，不存在變白及散碎的問題，可與人體生理環境良好匹配。

2、本發明的2-羥基磺酸丙基羥丁基殼聚糖衍生物具有如下結構：

3、

4、其中，r1、r2、r3、r4為下列基團之一：

5、h，羥丁基，乙酰基，2-羥基磺酸丙基，2-羥基磺酸丙氧丁基。

6、進一步的，所述r1為羥丁基或2-羥基磺酸丙氧丁基，r2為羥丁基或h；所述r3為h、乙酰基或羥丁基，r4為h，2-羥基磺酸丙基或2-羥基磺酸丙氧丁基。

7、所述基團的結構式如下：

8、羥丁基：ch3ch2chohch2-；2-羥基磺酸丙基：2-羥基磺酸丙氧丁基：乙酰基：

9、所述羥丁基的取代度為1.0-4.0；2-羥基磺酸丙基的取代度為0.1-3.0。

10、優選的羥丁基的取代度為1.5-3.0；2-羥基磺酸丙基的取代度為0.5-2.0。

11、上述2-羥基磺酸丙基羥丁基殼聚糖衍生物與純水形成溶液，或與甘油、甘露醇等多元醇配伍，甚至與強極性的離子型化合物(如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、硝酸鉀、硫酸鈉、磷酸鹽緩沖液等)的滲透壓調節物質配伍，均能獲得性能良好的溫敏性溶液。即在低溫下為易流動的溶液，在體溫下為不流動的凝膠。且低溫下的溶液均一透明，體溫下的凝膠也均一，透明度很高，凝膠強度較大，不存在變白及散碎的問題，可與人體生理環境有良好的匹配。該材料還可以與細胞培養液有良好的相容性，有作為細胞載體的作用，是效果更優良的具有溫敏性的細胞載體。

12、進一步的，本發明還提供一種包含上述2-羥基磺酸丙基羥丁基殼聚糖衍生物的水凝膠，包含以下質量組分：2-羥基磺酸丙基羥丁基殼聚糖衍生物：0.1％-10％；滲透壓調節劑：0.1-10％；水：余量。

13、所述滲透壓調節劑為甘油、甘露醇等多元醇，或氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、硝酸鉀、硫酸鈉、磷酸鹽緩沖液等強極性離子型化合物。

14、本發明的另一個目的是提供上述2-羥基磺酸丙基殼聚糖衍生物的制備方法，可通過以下任意一種方法制備該殼聚糖衍生物。

15、方法一：先對殼聚糖進行2-羥基磺酸丙基基團改性，得到2-羥基磺酸丙基殼聚糖，再進行羥丁基化改性，得到2-羥基磺酸丙基羥丁基殼聚糖衍生物，詳細步驟如下：

16、(1)將殼聚糖用溶劑溶解或分散，加入2-羥基磺酸丙基基團改性試劑，加入堿溶液或純化水，在一定溫度下反應一定時間，并進行初步純化，得到2-羥基磺酸丙基殼聚糖；(2)將2-羥基磺酸丙基殼聚糖用溶劑溶解或分散，加入1,2-環氧丁烷和堿溶液，在一定溫度下反應一定時間；(3)反應結束后將反應體系穩定在室溫，裝入透析袋透析一定時間，取出冷凍干燥，得到最終的2-羥基磺酸丙基羥丁基殼聚糖衍生物。

17、方法二：先對殼聚糖進行羥丁基化改性，得到羥丁基取代的殼聚糖；再對羥丁基殼聚糖進行2-羥基磺酸丙基基團改性，得到最終的2-羥基磺酸丙基羥丁基殼聚糖衍生物，詳細步驟如下：

18、(1)按專利申請cn?102276756?a公開的方法，對殼聚糖進行羥丁基化改性，得到羥丁基殼聚糖；(2)將羥丁基殼聚糖用溶劑溶解或分散，加入2-羥基磺酸丙基基團改性試劑，加入堿溶液或純化水，在一定溫度下反應一定時間；(3)反應結束后將反應體系穩定在室溫，裝入透析袋透析一定時間，取出冷凍干燥，得到最終的2-羥基磺酸丙基羥丁基殼聚糖衍生物。

19、方法三：對殼聚糖同時進行羥丁基和2-羥基磺酸丙基基團改性，得到最終的羥丁基殼聚糖衍生物，詳細步驟如下：

20、(1)將殼聚糖用溶劑溶解或分散，按先后順序加入2-羥基磺酸丙基基團改性試劑和1,2-環氧丁烷，加入堿溶液或純化水，在一定溫度下反應一定時間；(2)反應結束后將反應體系穩定在室溫，裝入透析袋透析一定時間，取出冷凍干燥，得到最終的2-羥基磺酸丙基羥丁基殼聚糖衍生物。

21、其中，溶解或分散殼聚糖或羥丁基殼聚糖的溶劑為水、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、尿素溶液、鹽酸胍溶液、鹽酸、硝酸、甲醇、甲酸、乙醇、乙酸、乙腈、正丙醇、異丙醇、正丁醇、丙酮、二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二氧六環其中的一種或多種的組合。

22、其中，用于2-羥基磺酸丙基基團改性的試劑包括：3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、2,3-環氧丙磺酸鈉或2,3-環氧丙磺酸鈉粗提液。

23、所述2,3-環氧丙磺酸鈉粗提液，目前市場上沒有可銷售的試劑，可通過如下方法合成粗溶液以供使用：稱取928.6g?na3po4·12h2o，加入到器皿中，用1200ml純化水在50℃攪拌溶解，再加入500g?3-氯-2-羥基丙磺酸鈉，繼續攪拌至完全溶解，升溫至55℃反應4h，降溫至10-20℃后過濾，得濾液約1750ml，即為2,3-環氧丙磺酸鈉粗提溶液。

24、所述堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。

25、所述堿溶液的摩爾濃度為0.01-15mol/l。

26、所述反應溫度為20℃-90℃。

27、所述反應時間為1h-120h。

28、本發明的優點是：

29、1.本發明的殼聚糖衍生物可與純水形成溶液，或與甘油、甘露醇等多元醇配伍，甚至與強極性的離子型化合物(如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、硝酸鉀、硫酸鈉、磷酸鹽緩沖液等)的滲透壓調節劑配伍，均能獲得性能良好的溫敏性溶液：即在低溫下為易流動的溶液，在體溫下為不流動的凝膠；且低溫下的溶液均一透明，體溫下的凝膠也均一，透明度很高，凝膠強度較大，不存在變白及散碎的問題，可與人體生理環境有良好的匹配。

30、2.本發明的殼聚糖衍生物還可以與細胞培養液有良好的相容性，是效果更優良且具有溫敏性的細胞載體、組織工程支架材料。

31、3.本發明的殼聚糖衍生物，可與各種劑型的藥物進行混合，包括液體制劑、粉末制劑等，且混合后在生理條件下仍為凝膠，不存在析出的問題，可達到緩慢釋放的作用。

32、4.本發明的殼聚糖衍生物，在配制好溶液后，可以滿足進一步的過濾除菌或濕熱滅菌的要求，不會由于溫度的波動導致物料析出而導致無法過濾或濕熱滅菌后團聚等問題。

33、5.本發明的殼聚糖衍生物，可用于體表淺層、體表深層組織或體內植入使用。可用于慢性創面護理，深層傷口的填塞、止血，體內植入或放置術后組織防粘連、體內止血等。