伯氨基暴露量为4%的多肽单层膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种伯氨基暴露量为4％的多肽单层膜及其制备方法与应用，所述多肽是由分子量为(1.48±0.2)×10

【技术实现步骤摘要】
伯氨基暴露量为4％的多肽单层膜及其制备方法与应用
本专利技术属于天然高分子领域，涉及多肽单层膜及其制备方法与应用，具体涉及一种伯氨基暴露量为4％的多肽单层膜及其制备方法与应用。
技术介绍
胶原多肽是通过胶原蛋白的化学热降解而获得的一种水溶性蛋白。由于其优良的生物相容性，可塑性，粘性，丰富度和低成本而成为最常用的生物聚合物之一。胶原多肽作为一种可生物降解和可再生资源，被广泛应用于制备医用材料、仿生材料、包装及涂饰材料。生物固定化涂层常被应用于生物仿生支架领域，解决酶、乳糖、聚多巴胺等生物分子、药物分子、合成高分子或有机小分子的搭载问题，若将胶原多肽制备成多肽单层膜具有搭载量易精确控制等优点。但是，现有技术中生物固定化涂层的厚度较厚且不易控制，生物固定化涂层的层厚普遍大于100nm。且胶原多肽分子上含有氨基、羧基、羟基等很多极性基团，使其产生较强的分子间氢键，形成网状结构，再脱水后形成脆性薄膜；此外，这些基团与水分子形成氢键，从而使多肽薄膜易吸水。这些特性导致胶原多肽材料变脆并且容易溶于水，限制了它在一些领域的应用。天然生物大分子的二级结构能够影响多肽分子上官能团的暴露量，从而影响膜表面的化学、亲润、电性质等物理化学性质，通过改变生物固定化涂层分子层膜表面的化学性质、亲润性、电性质，使其能够应用于心脑血管支架制备等领域。限于天然生物大分子结构的复杂性，对多肽分子单层膜表面性质的研究鲜有报道，因此限制了多肽分子的应用。通过加强对多肽分子单层膜表面性质的研究有利于多肽分子的下一步改性，能够进一步弥补其自身的缺点。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种伯氨基暴露量为4％的多肽单层膜及其制备方法与应用。本专利技术通改变多肽单层膜表面的伯氨基暴露量来改善膜表面电荷、亲疏水等性质，将该多肽单层膜作为医用材料抗菌涂层，可进一步为实现多种生物制剂的可控接枝提供基础。本专利技术中，所述伯氨基的暴露量指的是：伯氨基摩尔量/胶原多肽(g)。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种伯氨基暴露量为4％的多肽单层膜，其特征在于，所述多肽是由分子量为(1.48±0.2)×105g/mol的多肽分子构成的，单层膜的厚度为16.3±0.1nm，膜表面的伯氨基暴露量为4±0.2％，多肽单层膜的Zeta电位为-5.23±0.1mV；所述膜的接触角为54±1°。优选的，所述多肽为胶原多肽。优选的，所述多肽的氨基酸的组成为甘氨酸(Gly)：7.30±0.5％；缬氨酸(Vla)：17.48±0.5％；异亮氨酸(Ile)：36.97±0.5％；亮氨酸(Leu)：13.85±0.5％；酪氨酸(Tyr)：2.68±0.5％；苯丙氨酸(Phe)：1.5±0.5％；赖氨酸(Lys)：4.41±0.5％；组氨酸(His)：0.45±0.5％；精氨酸(Arg)：3.45±0.5％；脯氨酸(Pro)：5.96±0.5％；半胱氨酸(Cys)：5.95±0.5％。优选的，所述单层膜多肽的二级结构含量为：α-helix为9.96±0.14％；β-sheet为35.44±0.26％；β-turn为19.53±0.17％；randomcoil为35.38±0.15％。本专利技术采用圆二色谱仪(CD)对单层膜多肽的二级结构进行表征。优选的，膜表面的伯氨基暴露量为4.11％。优选的，多肽单层膜是由密堆积的纳米颗粒组成的，球形纳米颗粒的平均粒径为60±2nm。本专利技术还提供一种含有多肽单层膜的复合膜：包括聚乙烯亚胺薄膜和多肽单层膜，其中聚乙烯亚胺和多肽分子之间通过离子键结合，其中，聚乙烯亚胺薄膜的厚度为0.25～0.38nm，多肽单层膜的厚度为16.3±0.1nm。本专利技术还提供了上述多肽单层膜及复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在一定温度下，配制多肽溶液，然后加入表面活性剂十烷基硫酸钠(SDecS)，得到多肽-SDecS混合溶液，保温备用，混合溶液中SDecS的浓度为7.58mmol/L；(2)将钛片表面打磨抛光，浸入混酸溶液中处理，冲洗至中性，用氮气吹干后再烘干；(3)将烘干后的钛片浸入聚乙烯亚胺(PEI)水溶液中处理后，用水冲洗，用氮气吹干后再烘干，得到沉积有PEI的正离子化的钛片；(4)将正离子化的钛片浸入步骤(1)所得多肽-SDecS混合溶液中，沉积8～12min，然后将其在去离子水中提拉20～25次，用高纯氮气吹干后，即得多肽单层膜。优选的，步骤(1)中所述温度与步骤(4)中沉积过程温度均为50℃。优选的，步骤(1)中，胶原多肽溶液的浓度为4％wt。优选的，步骤(1)中，胶原多肽溶液的配制方法为：将胶原多肽和去离子水混合，于室温溶胀0.5小时后，加热至50℃，搅拌2小时，使胶原多肽完全溶解；然后调节pH至10.00±0.02。优选的，步骤(2)中，钛片使用金相砂纸打磨抛光后，依次用去离子水，无水乙醇，丙酮超声清洗钛片各15min，然后用高纯氮气吹干后在60℃烘箱干燥12h。进一步优选的，打磨抛光的方法为：使用金相砂纸按照800，1500，3000，5000，7000目的顺序依次打磨抛光。优选的，步骤(2)中，混酸溶液为体积比为1:1的质量分数为30％H2O2和98％H2SO4的混合溶液，处理时间为1小时。优选的，步骤(3)中，钛片在PEI水溶液中的处理时间为20～40分钟。本专利技术中将市售多肽产品经过透析方法得到的结构规整的胶原多肽。一些金属医用材料表面由于易粘附生长细菌而引发医源性感染，为了解决这一问题，目前常常在其表面上制备一个具有生物相容性涂层，但一般的涂层有生物相容性差、稳定性差、易促进细菌耐药性等缺点。为了解决上述问题，本专利技术还提供上述多肽单层膜作为抗菌涂层在医用材料、医疗器械中的应用。多肽单层膜作为医用材料的抗菌涂层，暴露出的伯氨基能促进正电荷的聚集，可以与小分子的抗菌药物结合，具有生物相容性好、稳定性较强的特点。本专利技术的有益效果：本专利技术制备的多肽单层膜，将伯氨基在薄膜表面的暴露量精确控制在4±0.2％，该暴露量下的多肽单层膜的Zeta电位值、单层膜的荷正电性、细胞相容性、表面润湿性等特点，可以与小分子抗菌药物结合，加之其本身具有一定的抗菌性能，适用于作为抗菌涂层应用在医用材料、医疗器械中。由于其具有较弱的亲水性质，作为医用材料涂层安全性强，不易于细菌的繁殖生长。附图说明图1是多肽浓度对椭圆度的影响；图2是4％浓度胶原多肽所得胶原多肽分子层膜的AFM图像；图3是不同提拉次数的荧光强度；图4是多肽单层膜G-SDecS的AFM图像；图5多肽单层膜的高分辨率N1sXPS光谱和对应伯氨基含量(a,G-SDecS，b,G-SDS6％，c,4％多肽膜)；图6是产物四苯乙烯(TPE)-异硫氰酸酯(ITC)的TPE-CH3(a),TPE-N3(b),TPE-ITC(c)的1HNMR谱图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伯氨基暴露量为4％的多肽单层膜，其特征在于，所述多肽是由分子量为(1.48±0.2)×10

【技术特征摘要】
1.一种伯氨基暴露量为4％的多肽单层膜，其特征在于，所述多肽是由分子量为(1.48±0.2)×105g/mol的多肽分子构成的，单层膜的厚度为16.3±0.1nm，膜表面的伯氨基暴露量为4±0.2％，多肽单层膜的Zeta电位为-5.23±0.1mV；所述膜的接触角为54±1°。


2.根据权利要求1所述的单层膜，其特征在于，所述多肽为胶原多肽；所述多肽的氨基酸的组成为甘氨酸(Gly)：7.30±0.5％；缬氨酸(Vla)：17.48±0.5％；异亮氨酸(Ile)：36.97±0.5％；亮氨酸(Leu)：13.85±0.5％；酪氨酸(Tyr)：2.68±0.5％；苯丙氨酸(Phe)：1.5±0.5％；赖氨酸(Lys)：4.41±0.5％；组氨酸(His)：0.45±0.5％；精氨酸(Arg)：3.45±0.5％；脯氨酸(Pro)：5.96±0.5％；半胱氨酸(Cys)：5.95±0.5％。


3.根据权利要求1所述的单层膜，其特征在于，所述单层膜多肽的二级结构含量为：α-helix为9.96±0.14％；β-sheet为35.44±0.26％；β-turn为19.53±0.17％；randomcoil为35.38±0.15％。


4.根据权利要求1所述的单层膜，其特征在于，膜表面的伯氨基暴露量为4.11％；多肽单层膜是由密堆积的纳米颗粒组成的，球形纳米颗粒的平均粒径为60±2nm。


5.一种含有权利要求1～4任一项所述多肽单层膜的复合膜，其特征在于，包括聚乙烯亚胺薄膜和多肽单层膜，其中聚乙烯亚胺和多肽分子之间通过离子键结合，其中，聚乙烯亚胺薄膜的厚度为0.25～0.38nm，多肽单层膜的厚度为16.3±0.1nm。


6.权利要求1～4任一项所述多肽单层膜及权利要求5所述复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在一定温度下，配制多...

【专利技术属性】
技术研发人员：许静，班青，李天铎，马慧君，张震，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37