一种多肽水凝胶、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种多肽水凝胶的制备方法，包括：将多肽溶解在分散介质中，形成多肽溶液，数分钟后即可形成所述多肽水凝胶；其中，所述多肽由n个重复的xKEALKEy氨基酸序列构成，其中，n为2～10的整数，x为疏水氨基酸，y为亲水氨基酸，K为赖氨酸，E为谷氨酸，A为丙氨酸，L为亮氨酸。本发明专利技术还公开了一种多肽水凝胶及其应用。本发明专利技术的多肽水凝胶的制备方法操作简单、方便，水凝胶成分单纯可控，其中使用的多肽的主要折叠方式为α螺旋，而从根本上规避了可能存在的安全问题，本发明专利技术的方法制得的多肽水凝胶在pH 5.8‑7.6的范围可以保持凝胶状态，在此pH范围外为液体。

Polypeptide hydrogel, preparation method and application thereof

The invention discloses a preparation method comprises: peptide peptide hydrogel dissolved in the dispersion medium, the formation of the peptide solution, a few minutes can form the peptide hydrogel; among them, the polypeptides by n repeat xKEALKEy amino acid sequence, wherein n is an integer from 2 to 10, x y is a hydrophilic hydrophobic amino acid, amino acid, K lysine, glutamic acid E, A alanine, leucine L. The invention also discloses a polypeptide hydrogel and its application. Preparation method of the invention of the peptide hydrogel has the advantages of simple operation, convenient, simple and controllable hydrogel component which mainly use the way of folding, the alpha helix polypeptide, and fundamentally avoid the possible security problems, the peptide hydrogel manufactured by the method of the invention can keep the gel in the range of 7.6 pH 5.8 in the range of pH, liquid.

【技术实现步骤摘要】
一种多肽水凝胶、其制备方法及应用
本专利技术属于材料制备领域，涉及一种多肽水凝胶、其制备方法及其在干细胞三维培养的仿生支架材料、促进缺损组织的修复的仿生支架材料、控制生长因子释放的载体中的应用。
技术介绍
水凝胶是一类具有亲水基团，能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结构的聚合物。它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。它能够感知外界刺激的微小变化，如温度、pH值、离子强度、电场、磁场等，并能够对刺激发生敏感性的响应，常通过体积的溶胀或收缩来实现。水凝胶的这一特点使它在生物医学领域、生物酶的固定、3D细胞培养等方面有广泛的应用前景。制备水凝胶材料主要有两大类，一类是合成高分子，一类是天然生物材料如多糖和蛋白等。后者具有较好的生物相容性，从而在生物医药等领域的应用具有优势。目前引起研究者广泛关注的一类生物高分子凝胶是多肽，这种材料生物相容性好，是一种很有前景的生物材料和环境友好材料。氨基酸的主要折叠方式有四种α螺旋，β链，β-折叠片层和无规卷曲。对于大多数多肽，其折叠方式主要是以上四次结构的一种或几种。目前，用于水凝胶材料制备的主要多肽的折叠方式为β-折叠片层，但是，研究发现β-折叠片层是β-淀粉样蛋白的主要折叠方式。这种蛋白具有很强的神经毒性作用，而且在阿尔茨海默病的病程进展中发挥着主要作用，因此影响了其应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供了一种多肽水凝胶的制备方法，本专利技术的多肽水凝胶的制备方法操作简单、方便，水凝胶成分单纯可控，其中使用的多肽的主要折叠方式为α螺旋，而从根本上规避了可能存在的安全问题。本专利技术采用的技术方案为：一种多肽水凝胶的制备方法，包括：将多肽溶解在分散介质中，形成多肽溶液，数分钟后即可形成所述多肽水凝胶；其中，所述多肽由n个重复的xKEALKEy氨基酸序列构成，其中，n为2～10的整数，x为疏水氨基酸，y为亲水氨基酸，K为赖氨酸，E为谷氨酸，A为丙氨酸，L为亮氨酸。在上述技术方案中，能够将所述多肽溶解形成多肽溶液的溶剂均可作为分散介质，如水、缓冲溶液等。作为对上述技术方案的进一步改进，所述多肽水凝胶在温度为20～40℃，PH为4～8的条件下形成。作为对上述技术方案的更进一步改进，所述多肽水凝胶在温度为37℃，PH为7的条件下形成。本专利技术的多肽水凝胶可在较宽的温度和PH范围内形成，适用范围广。当多肽溶液的PH不在上述范围内中时，可按照下述步骤进行多肽水凝胶的制备：i如果多肽溶液的初始pH小于4，可以通过添加碱性溶液(NaOH、KOH等)，将溶液的pH调节到4-8的范围内，形成稳定的胶体。(如果添加药物或一些蛋白因子等需要配合一下步骤：将药物或者因子，添加进碱性溶液或者多肽溶液，通过高速搅拌或者超声处理的方式，将药物或者因子添加进入多肽中。ii如果多肽溶液的初始pH大于8，可以通过添加酸性溶液(HCl、H2SO4或者酸性药物等)，将溶液的pH调节到4-8的范围内，形成稳定的胶体。(如果添加药物或一些蛋白因子等需要配合一下步骤：将药物或者因子，添加进酸性溶液或者多肽溶液，通过高速搅拌或者超声处理的方式，将药物或者因子添加进入多肽中。作为对上述技术方案的进一步改进，所述多肽在水中的浓度为0.5mg/mL～20mg/mL。当多肽的浓度过高时，胶体的硬度过大，接近人的肌肉组织，影响其使用；而当多肽的浓度过低时，形成的胶体硬度则过低，影响其使用。作为对上述技术方案的进一步改进，所述分散介质为水。作为对上述技术方案的进一步改进，所述水中添加有培养基、细胞和生长因子中的至少一种。在水中添加培养基后，制得的多肽水凝胶可用于干细胞的3D培养；在水中添加细胞后，制得的多肽水凝胶可用于损伤组织的修复；在水中添加生长因子后，制得的多肽水凝胶可用于美容烧伤烫伤的修复；作为对上述技术方案的进一步改进，所述n为3，所述多肽由xKEALKEyxKEALKEyxKEALKEy构成，其中，x为疏水氨基酸，y为亲水氨基酸，K为赖氨酸，E为谷氨酸，A为丙氨酸，L为亮氨酸。作为对上述技术方案的进一步改进，所述x为疏水性氨基酸D、E、H、K、Q、R、S或T，其中，D为天冬氨酸，E为谷氨酸，H为组氨酸，K为赖氨酸，Q为谷氨酰胺，R为精氨酸，S为丝氨酸，T为苏氨酸；所述y为亲水氨基酸A、F、I、L、M、P、V、W或Y，其中，A为丙氨酸，F为苯丙氨酸，I为异亮氨酸，L为亮氨酸，M为蛋氨酸，P为脯氨酸，V为缬氨酸，W为色氨酸，Y为酪氨酸。作为对上述技术方案的更进一步改进，所述x为疏水性氨基酸E、H或Q；所述y为亲水氨基酸L、V或Y，此时对应的多肽使用安全性更高。作为对上述技术方案的进一步改进，所述多肽的分子量低于4000。分子量低于4000的多肽分子不具有免疫原性。凡是具有免疫原性的物质其分子量一般在10,000以上，小于10,000者呈弱免疫原性，低于4,000者一般不具有免疫原性。本专利技术还提供了所述的多肽水凝胶的制备方法制得的多肽水凝胶。本专利技术还提供了所述的多肽水凝胶在干细胞三维培养的仿生支架材料、促进缺损组织的修复的仿生支架材料、控制生长因子释放的载体中的应用。本专利技术的多肽可以水为分散介质，通过自组装形成多肽水凝胶。多肽水凝胶成分单纯可控，安全性高，在完全自组装前具有可注射性，生物相容性好、可降解、降解产物为人体可吸收的氨基酸，机械强度易于调控，且骨架十分接近细胞外基质中支持细胞生长的蛋白质三维网络，可广泛用于药物缓释载体、细胞培养支架等诸多生物和医学领域。液态多肽材料水凝胶通过注射引入受损组织空腔，在注射部位经充分自组装后形成多孔支架水凝胶，并可在其上装上生长因子和其它信号分子，通过传统的控释系统和表面工程与自组装的结合可以形成仿生支架。支架材料可以借助细胞表面的特异性受体向细胞发出信号，通过细胞骨架或各种信号转导途径将信号传导至细胞质乃至细胞核，对细胞存活、形态、功能、代谢、增殖、分化、迁移等基本生命活动具有较大影响。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术的多肽水凝胶的制备方法操作简单、方便，水凝胶成分单纯可控，其中使用的多肽的主要折叠方式为α螺旋，且α-螺旋百分比高达85％以上，而从根本上规避了可能存在的安全问题。本专利技术的多肽水凝胶在pH5.8-7.6的范围可以保持凝胶状态，在此pH范围外为液体。本专利技术的多肽水凝胶中不需要添加任何有毒性的化学试剂，胶体仅含有水，多肽(有时会含有极低含量的钠离子)。本专利技术的多肽水凝胶具有很好的组织相容性，能快速诱导周围组织的生长。没有免疫原性，有生物降解性，产物为氨基酸，可被重新吸收利用，安全性高。本专利技术在生物材料、生物化学、细胞分子生物学、纳米材料学等领域的最新研究成果指引下，合成具有生物活性的多肽，在一定条件下与水分子原位自组装成具有生物活性的水凝胶支架，并且由于该体系可注射，能填满任何形状的组织间隙，形成促缺损组织再生的仿生活性支架，并可作为载体控制细胞生长因子的释放，促进组织形成，修复缺损组织。通过分子自组装形成的多肽水凝胶更能模拟精细的生物和天然大分子体系，由于可注射纳米多肽自组装水凝胶既可以从分子水平来调控各种反应及结果，又避免了其他如化学或物理交联的水凝胶对机体存在的潜在危害，是真正意义的仿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多肽水凝胶的制备方法，其特征在于：包括：将多肽溶解在分散介质中，形成多肽溶液，数分钟后即可形成所述多肽水凝胶；其中，所述多肽由n个重复的xKEALKEy氨基酸序列构成，其中，n为2～10的整数，x为疏水氨基酸，y为亲水氨基酸，K为赖氨酸，E为谷氨酸，A为丙氨酸，L为亮氨酸。

【技术特征摘要】
1.一种多肽水凝胶的制备方法，其特征在于：包括：将多肽溶解在分散介质中，形成多肽溶液，数分钟后即可形成所述多肽水凝胶；其中，所述多肽由n个重复的xKEALKEy氨基酸序列构成，其中，n为2～10的整数，x为疏水氨基酸，y为亲水氨基酸，K为赖氨酸，E为谷氨酸，A为丙氨酸，L为亮氨酸。2.根据权利要求1所述的多肽水凝胶的制备方法，其特征在于：所述多肽水凝胶在温度为20～40℃，PH为4～8的条件下形成。3.根据权利要求1所述的多肽水凝胶的制备方法，其特征在于：所述多肽在分散介质中的浓度为0.5mg/mL～20mg/mL；所述分散介质为水。4.根据权利要求1所述的多肽水凝胶的制备方法，其特征在于：所述水中添加有培养基、细胞和生长因子中的至少一种。5.根据权利要求1所述的多肽水凝胶的制备方法，其特征在于：所述n为3，所述多肽由xKEALKEyxKEALKEyxKEALKEy构成。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张龙，吴延恒，
申请(专利权)人：广州宏柯源生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44