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一种常温常压条件下改善碳纳米管在水中分散性的多肽材料及其应用制造技术

技术编号:18908020 阅读:38 留言:0更新日期:2018-09-12 01:03
本发明专利技术公开了一种常温常压条件下显著改善碳纳米管在水中分散性的多肽材料,所述多肽以RADA16‑I为主干,在N端引入甘氨酸、含苯环的氨基酸或含咪唑基的氨基酸中的至少一种,在C端引入精氨酸‑异亮氨酸‑赖氨酸‑缬氨酸‑丙氨酸‑缬氨酸,以此形成可与碳纳米管相互作用的多肽序列。所述多肽材料在常温常压条件下,微量使用即可显著改善碳纳米管在水中的分散性,可方便快捷地制备碳纳米管的水分散液。利用本发明专利技术技术制备的碳纳米管水分散液具有更好的分散性,可长期稳定不分层、不团聚,并可进一步制备成负载有碳纳米管的水凝胶材料,在拓展碳纳米管材料应用方面具有非常广阔的应用前景和临床应用价值。

A polypeptide material for improving the dispersion of carbon nanotubes in water at room temperature and atmospheric pressure and its application

The present invention discloses a polypeptide material which can remarkably improve the dispersion of carbon nanotubes in water under normal temperature and pressure. The polypeptide takes RADA16_I as the backbone, introduces at least one of glycine, amino acid containing benzene ring or amino acid containing imidazole group at the N-terminal, and introduces arginine_isoleucine_lysine_valine at the C-terminal. Alanine valine is used to form a polypeptide sequence that can interact with carbon nanotubes. The polypeptide material can remarkably improve the dispersion of carbon nanotubes in water by micro-application under normal temperature and pressure, and can conveniently and quickly prepare the water dispersion solution of carbon nanotubes. The water dispersion of carbon nanotubes prepared by the method has better dispersion, can be stable for a long time without stratification and agglomeration, and can be further prepared into hydrogel materials loaded with carbon nanotubes, which has very broad application prospects and clinical application value in expanding the application of carbon nanotubes materials.

【技术实现步骤摘要】
一种常温常压条件下改善碳纳米管在水中分散性的多肽材料及其应用
本专利技术属于生物材料
更具体地,涉及一种常温常压条件下改善碳纳米管在水中分散性的多肽材料及其应用。
技术介绍
碳纳米管作为一维纳米材料,重量轻,比表面积大,高长径比,具有许多异常的力学、电学和化学性能,空腔管体可容纳生物特异性分子和药物,优良的细胞穿透性能使其作为载体运送生物活性分子及药物进入细胞或组织,在生物医学、组织工程学等研究领域应用愈发广泛,但原始的碳纳米管缺少活性基团,不溶解于任何溶剂,加之它巨大的比表面积和很高的长径比,导致分散性很差,极易团聚,大大限制了碳纳米管材料的应用。因此,碳纳米管的有效分散成了其实际应用的关键难题。目前常用的碳纳米管分散手段有两类:第一类是由有机溶剂如三氯甲烷、丙酮与水组成的溶液,这类溶剂虽能分散碳纳米管,但分散溶液只能保留几个小时;第二类是由表面活性剂组成的分散剂,常用的有十二烷基苯磺酸钠(SDS);另一种做法是对碳纳米管进行改性,包括共价功能化和非共价功能化两类。共价功能化如通过化学改性在碳纳米管表面接上诸如羧基、羟基等活性基团,或一些长链有机化合物使其具有更好的溶解性,尽管该方法可得到分散性良好的碳纳米管分散液,但往往不同程度地破坏了碳纳米管本身结构的完整性,对其原本具有的性能造成不利影响。非共价功能化多是利用碳纳米管表面的碳原子经sp2杂化形成的高度离域化π电子,这些π电子可与其他含有π电子的化合物通过π-π非共价键作用相结合。如使用一些表面活性剂、功能聚合物来制备碳纳米管分散液,常用的有十二烷基苯磺酸钠等,但这类表面活性剂在使用过程中多具有毒性、刺激性、致敏性和易燃易爆等缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有碳纳米管及其分散手段存在的缺陷和不足,提供一种多肽材料,该材料可在常温常压条件下,制备分散性良好的碳纳米管分散液,而且制备过程快速简便,无毒无刺激,同时制备得到的碳纳米管分散液具有良好的生物相容性,并可进一步制备成负载有碳纳米管的水凝胶材料。本专利技术的目的是提供一种常温常压条件下改善碳纳米管在水中分散性的多肽材料。本专利技术的目的是提供上述多肽材料的应用。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案给予实现的:一种常温常压条件下改善碳纳米管在水中分散性的多肽材料,所述多肽以RADA16-I为主干,在N端引入甘氨酸、含苯环的氨基酸或含咪唑基的氨基酸中的至少一种,在C端引入精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸。本专利技术通过在(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4序列上通过化学共价键同时在N端连接甘氨酸、含苯环的氨基酸或含咪唑基的氨基酸中的至少一种氨基酸,C端连接精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸,最终合成得到需要的多肽序列,所述多肽溶于水后可显著改善碳纳米管在水中的分散性,并可长期稳定存放。所述多肽采用现有的接枝方法获得,优选为固相多肽合成方法。优选地,所述含苯环的氨基酸为苯丙氨酸,含咪唑基的氨基酸为组氨酸。具体地,所述多肽的序列如下所示:序列1:(组氨酸-甘氨酸-苯丙氨酸)n-(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4-精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸;序列2:(组氨酸)n-(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4-精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸;序列3:(苯丙氨酸)n-(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4-精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸;序列4:(组氨酸-甘氨酸)n-(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4-精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸;序列5:(甘氨酸-苯丙氨酸)n-(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4-精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸;其中,n=1~3。由于目前未有成型的理论支持何种改性(即接枝序列和接枝位置)能够获得真正在中性条件下合成的自组装多肽水凝胶,不同的序列排列方式不同,电荷分布也不同,同时结构内部自组装方式均会影响最终的接枝效果,因此,上述接枝物的具体接枝位点和接枝序列排布,对最终效果影响非常大。本专利技术所述多肽材料可常温常压条件下改善碳纳米管在水中分散性,因此上述任一所述的多肽在制备碳纳米管水分散液中的应用亦在本专利技术保护范围内。具体地,所述应用为将碳纳米管粉末加入上述多肽材料的水溶液中,超声处理,即得碳纳米管分散液。本专利技术还提供一种碳纳米管复合自组装多肽水凝胶材料,所述多肽水凝胶包含上述多肽材料。具体地,所述碳纳米管复合自组装多肽水凝胶材料是将上述添加有本专利技术多肽材料的碳纳米管分散液注入缓冲液后获得;所述缓冲液为PBS溶液或DMEM的中性溶液。另外,所述碳纳米管复合自组装多肽水凝胶材料在细胞三维培养中的应用和在制备软骨、血管、神经或皮肤的再生和损伤修复材料中的应用均在本专利技术保护范围内与现有技术相比,本专利技术具有以下有益效果:本专利技术提供了一种在常温常压条件下,可方便快捷地制备具有良好生物相容性的碳纳米管水分散液的多肽材料。利用本专利技术技术制备的碳纳米管水分散液具有更好的分散性,可长期稳定不分层、不团聚,并可进一步制备成负载有碳纳米管的水凝胶材料,在拓展碳纳米管材料的应用方面具有非常广阔的应用前景及临床应用价值。附图说明图1为不同浓度本专利技术多肽材料制备的碳纳米管分散液与未加材料的碳纳米管分散液的效果对比图。从左至右浓度依次为10mg/ml、5mg/ml、1mg/ml,最右侧为未加本专利技术多肽材料的碳纳米管水分散液。经点超声1~2min,再高速离心(10000rps,10min)后,直观可见,加入本专利技术多肽材料的碳纳米管分散液样品,分散性显著改善。图2为原子力显微镜下,碳纳米管水分散液的微观形貌对比。左图为碳纳米管在超纯水中经过超声后的分散液;右图为加入本专利技术多肽材料制备的碳纳米管水分散液。图3为扫描电子显微镜下,碳纳米管水分散液的微观形貌对比。A图为碳纳米管在超纯水中经过超声后的分散液;B图为加入本专利技术多肽材料制备的碳纳米管水分散液。从图中可明显看出,加入本专利技术材料后,碳纳米管在水中不再像A图所示那样团聚严重,而是以单根的状态均匀的存在于分散液中,分散情况得到显著改善。图4为本专利技术多肽材料制备的碳纳米管多肽水凝胶的宏观照片。图5为本专利技术多肽材料制备的碳纳米管多肽水凝胶的流变测试结果图。图6为神经干细胞在本专利技术多肽材料制备的碳纳米管多肽水凝胶中三维培养7天后的生长分化情况。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本专利技术,但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明,本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明,以下实施例所用试剂和材料均为市购。实施例1多肽序列合成本实施例以(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4(RADA16-I)为主干,通过采用本领域常规的固相法合成要以下序列的多肽:序列1:组氨酸-甘氨酸-苯丙氨酸-(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4-精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸;序列2:组氨酸-(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4-精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸;序列3:苯丙氨酸-(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4-精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种常温常压条件下改善碳纳米管在水中分散性的多肽,其特征在于,所述多肽以RADA16‑I为主干,在N端引入甘氨酸、含苯环的氨基酸或含咪唑基的氨基酸中的至少一种,在C端引入精氨酸‑异亮氨酸‑赖氨酸‑缬氨酸‑丙氨酸‑缬氨酸。

【技术特征摘要】
1.一种常温常压条件下改善碳纳米管在水中分散性的多肽,其特征在于,所述多肽以RADA16-I为主干,在N端引入甘氨酸、含苯环的氨基酸或含咪唑基的氨基酸中的至少一种,在C端引入精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸。2.根据权利要求1所述的常温常压条件下改善碳纳米管在水中分散性的多肽,其特征在于,所述含苯环的氨基酸为苯丙氨酸,含咪唑基的氨基酸为组氨酸。3.根据权利要求2所述的常温常压条件下改善碳纳米管在水中分散性的多肽,其特征在于,所述多肽的序列为:(组氨酸-甘氨酸-苯丙氨酸)n-(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4-精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸,(组氨酸)n-(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4-精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸,(苯丙氨酸)n-(精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸)4-精氨酸-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸,(组氨酸-甘氨酸)n-(精氨酸-...

【专利技术属性】
技术研发人员:何留民赵玉园
申请(专利权)人:暨南大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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