本发明专利技术涉及一种离子液体辅助酶解法制备水凝胶的方法。该方法以胶原蛋白和1‑乙基‑3‑甲基咪唑乙酸为原料，采用物理交联法制得离子液体水相共溶体系即胶原蛋白/1‑乙基‑3‑甲基咪唑乙酸聚合物，然后在制备的溶液中加入氢氧化钠溶液和微生物转谷氨酰胺酶，在37℃反应完成后通过高温90℃灭火微生物转谷氨酰胺酶，最后通过溶剂交换、透析等步骤制得水凝胶材料，该材料具有30~100℃的温度敏感性、1~10KPa的压缩强度和4~6个月的降解时间，可作为一种新型的智能水凝胶材料。
【技术实现步骤摘要】
一种离子液体辅助酶解法制备水凝胶的方法
本专利技术涉及一种用离子液体辅助酶解法制备的一种用作皮肤填充材料的水凝胶及其制备方法，属于生物化工领域。
技术介绍
水凝胶是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。人体面部美容整形主要有修正皱纹、改善面部轮廓、填平凹陷瘢痕或唇部、修复受伤的组织等，适合人体组织结构，其要求水凝胶不吸收、不脱落、不碎裂，在弥散的环境下能很好地保持水分，有较好的粘度、弹性和柔软度。当水凝胶被移植到生物体后，由于组织损伤程度不同，很难满足修复的效果；当水凝胶注射到生物体后，如果水凝胶是环境敏感型的，比如温度敏感型，在室温下呈溶胶状，当温度达到人体温度后，水凝胶能形成凝胶，能维持形态且具有良好的生物相容性。因此，可注射式水凝胶作为组织填充材料，其研究、发展和应用具有不可估量的市场前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用作皮肤填充材料的水凝胶及其制备方法，采用离子液体辅助酶解法制备更具生物相容性、安全性更高的皮肤填充材料。本专利技术实现过程如下：一种离子液体辅助酶解法制备水凝胶的方法，包括以下步骤：（1）将胶原蛋白类物质溶于磷酸盐缓冲溶液中，然后加入1-乙基-3-甲基咪唑乙酸[EMIM][AC]离子液体溶液，质量百分比浓度为15%~30%的胶原蛋白类物质溶液与1-乙基-3-甲基咪唑乙酸[EMIM][AC]的质量比为（1～6）：1，反应温度为0～25℃，反应时间为1~3h；（2）加入氢氧化钠溶液调节溶液的pH为7.2～7.6，反应温度为20～30℃，反应时间为0.5～1h；（3）加入交联剂，交联剂与胶原蛋白类物质的质量比是1：（6～10），反应温度为0～25℃，反应时间为0.5～1h，pH调节到8.0；（4）将反应液放于37℃恒温水浴锅中6~12h，然后置于80~90℃灭活微生物转谷氨酰胺酶，采用蒸馏水或磷酸盐缓冲溶液进行溶剂交换或透析制得水凝胶。步骤（1）中，所述胶原蛋白类物质为类人胶原蛋白，或从动物组织中提取的胶原蛋白。步骤（2）中，加入氢氧化钠溶液调节溶液的pH为7.4，氢氧化钠溶液的浓度为0.1~0.5mol/L，优选为0.35mol/L。步骤（3）中，交联剂为微生物转谷氨酰胺酶，交联剂溶液的质量分数为20%~30%，优选为25%。本专利技术所涉及的离子液体辅助酶解法制备水凝胶，是将离子液体（1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体（[EMIM][AC]）），胶原蛋白和交联剂（微生物转谷氨酰胺酶）结合起来制成的皮肤填充材料，由于[EMIM][AC]可以较好的封闭酶液而不被破坏，进而提高了酶液的活性。MTGase可以催化不同蛋白的聚合，其催化活性改变蛋白底物的空间结构。胶原蛋白在MTGase的作用下，部分蛋白链发生降解或聚合，然而未降解的分子链和聚合的分子链在适当的条件下可发生希夫碱式反应，形成复杂的嵌段聚合物。MTGase在一定的温度和pH范围内表现为独特的敏感性。因此，为了研究胶原蛋白合成软材料，专利技术人在水体系中加入离子液体[EMIM][AC]，充分溶解胶原蛋白，形成离子液体水相共溶体系，改变胶原蛋白的螺旋结构。MTGase在水凝胶体系中扮演辅助交联和酶解胶原胶原蛋白分子链的作用。因此，采用离子液体辅助酶解方法制成的水凝胶与非离子参与的水凝胶相比，具有稳定性良好、生物学效价高、降解时间较长和无毒副作用的优点，从而真正实现皮肤填充的优势，而且水凝胶随温度变化实现溶胶-凝胶的转变过程，最终达到增强皮肤弹性和美容的目的。附图说明图1为水凝胶的红外光谱图；图中，横轴为波数（cm-1），纵轴为透过率（%），1号线为微生物转谷氨酰胺酶（MTGase）曲线，2号线为胶原蛋白（HLC）曲线，3号线为离子液体（[EMIM][AC]）曲线，4号线为胶原蛋白/离子液体（HLC/[EMIM][AC]）曲线，5号线为微生物转谷氨酰胺酶/离子液体（MTGase/[EMIM][AC]）曲线，6号线为Gel3曲线，7号线为Gel1曲线，8号线为Gel2曲线，9号为鱼骨胶原蛋白/微生物转谷氨酰胺酶（FBC/MTGase）曲线，10号为鱼骨胶原蛋白/微生物转谷氨酰胺酶/离子液体（FBC/MTGase/[EMIM][AC]）曲线，11号为鱼骨胶原蛋白（Fishbonecollagen（FBC））曲线；图2为水凝胶的样品图。图中，图A中，Gel1和Gel2为离子液体辅助酶解法制备的水凝胶的照片图，Gel3为胶原蛋白与微生物转谷氨酰胺酶水凝胶的样品图，图B为鱼骨胶原蛋白/微生物转谷氨酰胺酶（Gel4）和鱼骨胶原蛋白/微生物转谷氨酰胺酶/离子液体（Gel5）制备水凝胶的照片图，图C为Gel1，Gel2和Gel3，Gel4和Gel5通过溶剂交换、透析等步骤制得水凝胶图，图D为离子液体与微生物转谷氨酰胺酶反应后的样品，图E为离子液体和胶原胶原蛋白反应后的样品；图3为水凝胶的扫描电镜图；图中，图1号为离子液体与微生物转谷氨酰胺酶反应后的扫描电镜图（左：放大250倍，右：放大100倍），2号为离子液体和胶原蛋白反应后的扫描电镜图（左：放大250倍，右：放大100倍），3号为胶原蛋白与微生物转谷氨酰胺酶水凝胶Gel3的扫描电镜图（左：放大250倍，右：放大100倍），4号和5号分别为胶原蛋白采用离子液体辅助酶解法制备的水凝胶（Gel1和Gel2）的扫描电镜图（左：放大250倍，右：放大100倍），6号为鱼骨胶原蛋白与与微生物转谷氨酰胺酶制备的水凝胶（Gel4）（左：放大250倍，右：放大100倍），7号为为鱼骨胶原蛋白采用离子液体辅助酶解法制备的水凝胶（Gel5）的扫描电镜图（左：放大250倍，右：放大100倍）；图4为水凝胶注射于小鼠皮下图；图中，A为Gel3注射于小鼠皮下1周后的图，B为Gel1注射于小鼠皮下1周后的图，C为Gel2注射于小鼠皮下1周后的图，D为Gel4注射于小鼠皮下1周后的图，E为Gel5注射于小鼠皮下1周后的图，F为Gel3注射于小鼠皮下6周后的图，G为Gel1注射于小鼠皮下6周后的图，H为Gel2注射于小鼠皮下6周后的图，I为Gel4注射于小鼠皮下6周后的图，J为Gel5注射于小鼠皮下6周后的图，K为Gel3注射于小鼠皮下16周后的图，L为Gel1注射于小鼠皮下16周后的图，M为Gel2注射于小鼠皮下16周后的图，N为Gel4注射于小鼠皮下16周后的图，O为Gel5注射于小鼠皮下16周后的图；图5为水凝胶的单次抗压缩数据图；A图中，1号线为Gel3的压缩曲线，压缩应力为3KPa，2号线为Gel1的压缩曲线，压缩应力为4.8KPa，3号线为Gel2的压缩曲线，压缩应力为7.5KPa，B图中，1号线为Gel4的压缩曲线，压缩应力为2KPa，2号线为Gel5的压缩曲线，压缩应力为6.5KPa；图6为本专利技术反应原理过程图；图7为水凝胶注射于小鼠皮下后1（第一列），6（第二列）和16周（第三列）后，取皮下组织及材料的透射电镜图；图中数字1代表成纤维细胞，2代表巨噬细胞，3代表脂滴，gel代表皮下注射的水凝胶。第一行为注射生理盐水后的皮下组织和材料的透射电镜图，第二行为注射Gel1后的皮下组织和材料的透射电镜图，第三行为注射Gel2后的皮下组织和材料的透射电镜图，第四行为注射Gel3后的皮下组织和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种离子液体辅助酶解法制备水凝胶的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将胶原蛋白类物质溶于磷酸盐缓冲溶液中，然后加入1‑乙基‑3‑甲基咪唑乙酸[EMIM] [AC]离子液体溶液，质量百分比浓度为15%~30%的胶原蛋白类物质溶液与1‑乙基‑3‑甲基咪唑乙酸[EMIM] [AC]的质量比为（1～6）：1，反应温度为0～25℃，反应时间为1~3h；（2）加入氢氧化钠溶液调节溶液的pH为7.2～7.6，反应温度为20～30℃，反应时间为0.5～1h；（3）加入交联剂，交联剂与胶原蛋白类物质的质量比是1：（6～10），反应温度为0～25℃，反应时间为0.5～1h，调节pH到8.0；（4）将反应液放于37℃恒温水浴锅中6~12h，然后置于80~90℃灭活微生物转谷氨酰胺酶，采用蒸馏水或磷酸盐缓冲溶液进行溶剂交换或透析制得水凝胶。
【技术特征摘要】
1.一种离子液体辅助酶解法制备水凝胶的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将胶原蛋白类物质溶于磷酸盐缓冲溶液中，然后加入1-乙基-3-甲基咪唑乙酸[EMIM][AC]离子液体溶液，质量百分比浓度为15%~30%的胶原蛋白类物质溶液与1-乙基-3-甲基咪唑乙酸[EMIM][AC]的质量比为（1～6）：1，反应温度为0～25℃，反应时间为1~3h；（2）加入氢氧化钠溶液调节溶液的pH为7.2～7.6，反应温度为20～30℃，反应时间为0.5～1h；（3）加入交联剂，交联剂与胶原蛋白类物质的质量比是1：（6～10），反应温度为0～25℃，反应时间为0.5～1h，调节pH到8.0；（4）将反应液放于37℃恒温水浴锅中6~12h，然后置于80~90℃灭活微生物转谷氨酰胺酶，采用蒸馏水或磷酸盐缓冲溶液进行溶剂交换或透析制得水凝胶。2.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：范代娣，李贤，朱晨辉，惠俊峰，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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