一种聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于生物矿化领域，公开了一种聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂及其制备方法与应用。本发明专利技术将聚赖氨酸加入有机溶剂中，搅拌溶解；向溶液中加入在聚赖氨酸侧链接枝含

【技术实现步骤摘要】
一种聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物矿化领域，具体涉及一种聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]在生物体内，各种硬组织，如牙齿、骨骼、贝壳和小龙虾的外骨骼，本质上都是矿物质，这些材料具有优异的机械及生物性能，但它们成长过程中可能会由于生理或病理损伤引起硬组织缺陷或损伤，严重影响生物体的生物功能和活动。植入类骨材料是现在临床骨缺损疾病的主要治疗手段，这便对植入材料的生物性能要求极高，否则便会导致机体发生炎症、免疫排斥等病理反应，这也因此广受医患困扰。然而，近几十年来，骨缺损部位在生理条件下地再生或再矿化被认为是硬组织修复的替代和治疗方法。
[0003]普遍认为，硬组织中天然矿物质的形成与生物体中分泌的特定蛋白密切相关，这些特定的矿化蛋白可以调控生物矿化过程，人体的成骨矿化过程就是基于这些特殊大分子蛋白调节的高度动态矿化过程，这些矿化蛋白对人体矿化组织的生长、成核、形貌以及结构起到一定的调控指导的作用，这一作用主要归因于这些矿化蛋白乃至多肽所含带电氨基酸及其侧基产生的静电作用，从而影响溶液环境中钙离子的吸附作用，进而调控矿化过程。
[0004]然而在普通的模拟体液中矿化时效果较差而达不到骨再生材料的应用条件。董刚等人发现，当HA在模拟体液中即使矿化较长时间段也未形成明显的矿化层，可见采用普通模拟体液矿化效果较差(G.Dong et al.An in situ study of the deposition of a calcium phosphate mineralized layer on a silicon
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substituted hydroxyapatite sensor modulated by bovine serum albumin using QCM
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D technology[J].Ceramics International 42(2016)18648
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18656)。有研究表明多肽的侧基结构会影响矿物晶体成核和进一步生长。邓等人研究了甲基接枝改性聚赖氨酸作为调控因子调控矿化过程，结果显示此调控因子抑制矿化晶体生长而使矿化效果比未添加调控因子时更差(邓春林，何志欢，王晓川，韩婉茹；一种多聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体生长抑制剂及其制备方法与应用，2020
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11
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25，CN202011346100.1)。而本专利技术制备的矿化晶体成核促进剂不仅可以明显促进矿化晶体的成核与生长，还可调控矿化层形貌，且其制备方法简单，产量大，成本小，因此在骨修复材料的制备方面具有潜在的应用前景。

技术实现思路

[0005]针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂及其制备方法与应用。将聚赖氨酸的侧链氨基(
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NH2)接枝改性换成羧基(
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COOH)，得到一种对矿化晶体成核生长有促进作用的有机调控物，此物质可作为模拟体液的添加剂用于调控矿化层的密度、厚度和形貌。该方法操作简单，成本低，适合量产。
[0006]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将聚赖氨酸加入有机溶剂中，搅拌溶解；
[0009](2)向步骤(1)溶液中加入在聚赖氨酸侧链接枝含
‑
COOH基团的酸酐。
[0010](3)向步骤(2)溶液中加入有机碱；
[0011](4)将步骤(3)混合溶液进行回流搅拌反应；
[0012](5)将步骤(4)搅拌反应后的溶液进行透析；
[0013](6)将步骤(5)透析后的溶液冻干，得到聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂。
[0014]优选的，步骤(1)所述的聚赖氨酸是指ε
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聚赖氨酸、L
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聚赖氨酸；
[0015]优选的，步骤(1)所述搅拌溶解的温度为25
‑
30℃；
[0016]优选的，步骤(1)所述有机溶剂为无水乙醇。
[0017]优选的，步骤(2)中所述加入的在聚赖氨酸侧链接枝含
‑
COOH基团的酸酐的摩尔量大于等于聚赖氨酸摩尔量的10倍。
[0018]优选的，步骤(2)所述在聚赖氨酸侧链接枝含
‑
COOH基团的酸酐可为丁二酸酐、戊二酸酐和己二酸酐；
[0019]优选的，步骤(3)所述的有机碱为三乙胺。
[0020]优选的，步骤(2)加入的在聚赖氨酸侧链接枝
‑
COOH的酸酐与步骤(3)中加入的有机碱的摩尔比为1:1
‑
1:1.2。
[0021]优选的，步骤(4)中所述搅拌反应的温度为80
‑
85℃，搅拌反应的时间大于等于4h。
[0022]优选的，步骤(5)中所述透析选用3000
‑
5000D的透析袋，透析时间大于等于24h；
[0023]优选的，步骤(6)中所述冻干时间大于等于3d，冻干温度为
‑
60℃
‑‑
80℃。
[0024]上述的制备方法制备得到聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂。
[0025]优选的，所述聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂的结构式为：
[0026][0027]其中，x＝2,3,4；n的范围为10
‑
100。
[0028]进一步优选的，所述聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂的结构式为：
[0029][0030]其中，n的范围为10
‑
100。
[0031]上述的一种聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂在制备骨修复材料中的应用。
[0032]本专利技术的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
[0033]本专利技术制备方法简单，反应条件温和，适合量产，制备得到的接枝改性聚赖氨酸可对矿化晶体成核及生长起到促进作用，进而调控矿化层的厚度和形貌，并赋予其优秀的类骨磷灰石再矿化能力，在骨修复材料的改性制备方面具有潜在的应用前景。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例1中制备的接枝改性后聚赖氨酸的一维核磁氢谱图(1HNMR)。
[0035]图2为本专利技术实施例1中的含不同调控因子的1.5xSBF模拟体液中矿物生长的质量变化图(QCM
‑
D)。
[0036]图3为本专利技术实施例1中的含不同调控因子的1.5xSBF模拟体液中不同矿化时间的矿化层扫描电镜图(SEM)。
[0037]图4为本专利技术实施例2中的HA/TCP双相陶瓷基底在含不同调控因子的FCS矿化液中矿化一段时间后的矿化层扫描电镜图(SEM)。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚赖氨酸加入有机溶剂中，搅拌溶解；(2)向步骤(1)溶液中加入在聚赖氨酸侧链接枝含
‑
COOH基团的酸酐；(3)向步骤(2)溶液中加入有机碱；(4)将步骤(3)混合溶液进行回流搅拌反应；(5)将步骤(4)搅拌反应后的溶液进行透析；(6)将步骤(5)透析后的溶液冻干，得到聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂。2.根据权利要求1所述的一种聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的聚赖氨酸是指ε
‑
聚赖氨酸、L
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聚赖氨酸；所述搅拌溶解的温度为25
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30℃；所述有机溶剂为无水乙醇。3.根据权利要求1所述的一种聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述加入的在聚赖氨酸侧链接枝含
‑
COOH基团的酸酐的摩尔量大于等于聚赖氨酸摩尔量的10倍。4.根据权利要求1所述的一种聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体成核生长促进剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述在聚赖氨酸侧链接枝含
‑
COOH基团的酸酐为丁二酸酐、戊二酸酐和己二酸酐；步骤(3)所述的有机碱为三乙胺。...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓春林，韩婉茹，王晓川，任俭，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：