本發(fā)明專利技術公開了一種角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠，以及其制備方法與應用。所述角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠包括角蛋白肽修飾的聚乙二醇與聚乙二醇丙烯酸酯類單體共聚物。本發(fā)明專利技術公開的角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠利用天然角蛋白肽的良好生物性能和聚乙二醇水凝膠的可精細調控能力，得到對細胞黏附和生長的有促進作用的生物功能材料水凝膠產品。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種生物功能性材料，具體地涉及一種角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠，以及其制備方法與應用。
技術介紹
可以大規(guī)模生產，結構和性能可調的人工合成生物材料相對于重現(xiàn)性較差的天然 生物材料的缺點就是生物性能較差。為了開發(fā)和設計新的生物材料，采用生物活性肽對生物惰性的人工合成材料進行改性是改善合成材料生物活性的重要手段。經過適當?shù)纳锘钚噪男揎棧梢栽鰪娂毎じ胶痛龠M細胞增殖，從而改善合成材料的生物性能。最常用的黏附肽RGD(氨基酸序列Arg-Gly-Asp)可被細胞膜上的整合素識別參與細胞和基質間的黏附。除RGD肽外，KQAGDV、REDV、PHSRN、YIGSR、IKVAV等多種短肽序列也可通過不同的整合素結合促進細胞的黏附和功能。然而，生產合成肽通常需要毒性很高的溶劑和試劑，造成生產成本和環(huán)境負擔都非常高(Guzman, F. , S. Barberis, et al. “Peptide synthesis chemicalor enzymatic.，，Electronic Journal of Biotechnology 2007,10(2) :279-314.)。角蛋白是廣泛存在于生物體組織中的結構蛋白，是構成毛發(fā)，羽毛，爪，角，鱗片等的主要成分。角蛋白原料通常被紡織業(yè)和屠宰業(yè)作為廢物丟棄，這種現(xiàn)況已經引起了環(huán)境和經濟方面的雙重關注(Aluigi, A. , M. Zoccola, et al. “Study on the structure andproperties of wool keratin regenerated from formic acid.，’International Journalof Biological Macromolecules 2007,41(3) :266-27)。作為天生擁有生物相容性的可再生天然資源，角蛋白材料已經越來越多地得到包括美容、紡織、醫(yī)藥及醫(yī)療等行業(yè)的關注。通過對中國、美國及歐洲專利數(shù)據(jù)庫的搜索，關于角蛋白肽的提取方法和功能研究，以及角蛋白材料的應用已經有了許多報道。角蛋白肽的提取和其生物功能的相關專利有歐洲專利NZ534919，美國專利”2001047082和日本專利見1113998等。關于角蛋白材料的應用，美國專利” 6544548B1、US 6165496和US 5932552等報道了角蛋白膜或水凝膠在生物醫(yī)學方面的應用；中國專利CN 1634568報道了角蛋白在制藥領域中的新用途包括在促創(chuàng)面修復，促組織生長，促生發(fā)護發(fā)和養(yǎng)膚美容的藥物中的應用；關于傷口愈合的專利還包括中國專利CN 1997408、中國專利CN 101730540和美國專利US7732574等；其他的應用還包括中國專利CN 1274567報道了使用人發(fā)角蛋白制作人工腱方法和工藝；歐州專利NZ 534919報道了如何從角蛋白生物材料形成涂料和生物醫(yī)學植入物；及中國專利CN101838466報道了羽毛角蛋白膜在藥物釋放中的功能。由以上眾多專利可以看出角蛋白是一種很好的生物材料。從羊毛和人發(fā)提取的角蛋白材料已經證明含有細胞黏附肽序列例如RGD和LDV(Tachibana，A.，Y. Furuta 等，“Fabrication of wool keratin sponge scaffolds for long-term cellcultivation. ”，Journal of Biotechnology 2002,93(2) 165-170 ；Verma, V. , P. Verma等，“Preparation of scaffolds from human hair proteins for tissue-engineeringapplications.，，，Biomedical Materials 2008,3(2) :12.)。角蛋白作為一種天然的生物材料，雖然有很好的生物功能，但是其材料本身的化學和物理性能有限，且重現(xiàn)性較差。 聚乙二醇是一種pH中性的無毒兩親性高分子，其免疫原性低，生物相容性也通過美國FDA認可。而且聚乙二醇分子量范圍很寬，加上其多種衍生物和共聚物，性能可精細調控，已經被廣泛應用于生物醫(yī)學和藥學材料。生物惰性的聚乙二醇水凝膠需要經過適當?shù)纳锘钚噪男揎梺碓鰪娂毎じ胶痛龠M細胞增殖以實現(xiàn)其在美容，傷口愈合和組織工程的方面的應用。目前尚沒有關于使用天然的角蛋白肽代替合成肽對聚乙二醇水凝膠進行修飾的產品及其應用的相關報道。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術中生產合成肽成本高、環(huán)境負擔重；天然生物材料重現(xiàn)性差的缺點，提供一種角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠生物功能性材料。本專利技術進一步要解決的技術問題在于，提供一種制備角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠的制備方法，以及該角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠的應用。為此，本專利技術一方面提供一種角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠，包括角蛋白肽修飾的聚乙二醇與聚乙二醇丙烯酸酯類單體共聚形成的共聚物，其中所述聚乙二醇丙烯酸酯類單體具有400 40000Da的分子量；所述角蛋白肽修飾的聚乙二醇與聚乙二醇丙烯酸酯類單體的摩爾比為O. 00001 10 : I ;所述角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠的交聯(lián)密度為I % 50 % (wt/vol % )，并且其中所述角蛋白肽修飾的聚乙二醇由角蛋白肽與乙烯基聚乙二醇的琥珀酰亞胺活性酯類衍生物通過形成酰胺鍵生成，其中所述角蛋白肽具有200 5000Da的分子量；所述乙烯基聚乙二醇的琥珀酰亞胺活性酯類衍生物具有1000 30000Da的分子量。 優(yōu)選實施方案中，所述角蛋白肽修飾的聚乙二醇與聚乙二醇丙烯酸酯類單體的摩爾比為 O. 00001 O. I I。優(yōu)選實施方案中，所述聚乙二醇丙烯酸酯類單體選自聚乙二醇雙丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和多臂聚乙二醇丙烯酸酯中的至少一種。優(yōu)選實施方案中，所述角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠具有5 30wt/vol%的交聯(lián)密度。優(yōu)選實施方案中，所述乙烯基聚乙二醇的琥珀酰亞胺活性酯類衍生物具有2000 8000Da 的分子量，并且選自 Acrylate-PEG-NHS、Acrylate-PEG-SCM、Acrylate-PEG-SVA 中的至少一種。優(yōu)選地，所述PEG為直鏈、支鏈、星形或樹形結構的聚乙二醇。本專利技術另一方面提供一種制備角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠的方法，包括(I)將角蛋白肽粉溶于pH為7 9的緩沖溶液中，形成角蛋白肽溶液；(2)將乙烯基聚乙二醇的琥珀酰亞胺活性酯類衍生物添加到所述角蛋白肽溶液中，于O 50°C的反應溫度避光反應O. 5 24小時，其中所述乙烯基聚乙二醇的琥珀酰亞胺活性酯類衍生物與所述角蛋白肽的摩爾比為O. 001 100 I ；(3)從反應后的溶液中分離提純乙烯基聚乙二醇化的角蛋白肽；(4)在可見光或紫外光照射下，使用光引發(fā)劑，使所述比例的乙烯基聚乙二醇化的角蛋白肽與聚乙二醇丙烯酸酯類單體共聚，形成角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠。優(yōu)選實施方案中，步驟(I)中的所述角蛋白肽溶液中所述角蛋白肽的濃度為O. Iwt % 飽和。優(yōu)選實施方案中，步驟(2)中所述乙烯基聚乙二醇的琥珀酰亞胺活性酯類衍生物與所述角蛋白肽的摩爾比為O本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠，包括角蛋白肽修飾的聚乙二醇與聚乙二醇丙烯酸酯類單體共聚形成的共聚物，其中所述聚乙二醇丙烯酸酯類單體具有400～40000Da的分子量；所述角蛋白肽修飾的聚乙二醇與聚乙二醇丙烯酸酯類單體的摩爾比為0.00001～10∶1；所述角蛋白肽修飾的聚乙二醇水凝膠的交聯(lián)密度為1％～50％(wt/vol％)，并且其中所述角蛋白肽修飾的聚乙二醇由角蛋白肽與乙烯基聚乙二醇的琥珀酰亞胺活性酯類衍生物通過形成酰胺鍵生成，其中所述角蛋白肽具有200～5000Da的分子量；所述乙烯基聚乙二醇的琥珀酰亞胺活性酯類衍生物具有1000～30000Da的分子量。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李翼，胡軍巖，章瑜，劉璇，
申請(專利權)人：香港理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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