一种中性溶解、具有自组装能力和光交联能力的改性胶原和凝胶的构建方法技术

本发明专利技术公开了一种中性溶解、具有自组装能力和光交联能力的改性胶原和凝胶的构建方法，属于生物材料技术领域。首先制备了中性溶解、具有自组装能力和光交联能力的改性胶原，且其自组装凝胶可通过烯键链增长或逐步增长的交联方法进一步提高强度。经过改性的胶原蛋白仍然具有自组装能力，并具有低温中性溶解、自组装温度升高的特点。对于改性胶原的交联，硫醇烯反应的交联剂为包含两个或多个巯基的化合物，巯基间可以添加降解位点、超分子作用位点、动态键位点等，以改变纤维凝胶的模量、黏弹性、降解性等生物、物理、化学特征，为胶原纤维凝胶的交联提供全新的可能。的交联提供全新的可能。

【技术实现步骤摘要】
一种中性溶解、具有自组装能力和光交联能力的改性胶原和凝胶的构建方法


[0001]本专利技术涉及生物材料
，具体涉及一种中性溶解、具有自组装能力和光交联能力的改性胶原和凝胶的构建方法。

技术介绍

[0002]胶原蛋白占脊椎动物体内蛋白质的比例近三分之一，是脊椎动物体内最重要的结构蛋白。除具有可生物降解、低抗原性、生物相容性等众多优秀的特性外，胶原分子还具有独特的自组装特性，即在中性条件下自组装形成纳米纤维并通过纤维堆积形成凝胶。这种凝胶在用于三维培养细胞基质时，优势非常明显。纤维组装的大孔隙相比于分子交联网络更大，有利于细胞的伸展和迁移，纤维上丰富和立体的整联蛋白受体更接近于体内的真实环境。然而，重新形成的胶原纤维，既没有天然胶原高度有序的高级组装结构，又没有经过体内多种酶促反应的交联，体外形成的胶原蛋白凝胶力学性能和稳定性均远低于其体内状态，严重限制了胶原蛋白在生物技术中的应用潜力。此外，中和后的胶原蛋白不稳定，在低温下也难以阻止其组装的趋势，留给混合细胞等组分、凝胶的加工时间都非常短暂。
[0003]天然胶原只能溶解于酸性环境，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中性溶解、具有自组装能力和光交联能力的改性胶原，其特征在于：该改性胶原的分子结构特征为：胶原分子同时修饰了羧基和烯键；其中：羧基由二酸酐引入胶原侧链取代原来的氨基，烯键由二酸酐和/或其他方式引入，烯键由二酸酐引入时位于二酸酐分子上，烯键以其他方式引入时位于胶原侧链其他位置。2.根据权利要求1所述的中性溶解、具有自组装能力和光交联能力的改性胶原，其特征在于：该改性胶原的第一种分子结构为：修饰胶原的二酸酐带有烯键；该改性胶原的制备包括如下步骤(a)
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(d)：(a)将Ⅰ型胶原溶解于0.1
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0.5mol/L的酸溶液中，制备1
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10mg/mL的酸溶解型胶原溶液；(b)将步骤(a)所得酸溶解型胶原溶液使用强碱溶液将稀释后的酸溶解型胶原溶液的pH值调节至7
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10，并在0
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10℃条件下保存，备用；(c)将带有烯键的二酸酐溶于丙酮中，获得酸酐溶液，加入步骤(b)调节pH值后的胶原溶液中进行反应，或直接将带有烯键的二酸酐粉末加入到步骤(b)调节pH值后的胶原溶液中进行反应；所述带有烯键的二酸酐包括降冰片烯二酸酐、马来酸酐、(2
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甲基
‑2‑
丙烯基)琥珀酸酐、烯丙基琥珀酸酐和衣康酸酐中的一种或几种；反应过程中，同时滴加氢氧化钠或三乙胺等使溶液pH维持在7
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10，反应温度0～37℃，酸酐和胶原侧链氨基反应形成酰胺键并释放一个自由羧基；(d)将步骤(c)所得反应产物使用蒸馏水透析，直至胶原在蒸馏水中形成凝胶，再经冻干即得到中性溶解的改性光固化胶原。3.根据权利要求1所述的中性溶解、具有自组装能力和光交联能力的改性胶原，其特征在于：该改性胶原的第二种分子结构为：修饰胶原的二酸酐带有烯键，获得中性溶解能力和固化能力，同时引入其他类型的烯键以完成分步固化能力；该改性胶原的制备包括如下步骤(a1)
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(d1)：(a1)将Ⅰ型胶原溶解于0.1
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0.5mol/L的酸溶液中，制备1
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10mg/mL的酸溶解型胶原溶液；(b1)将步骤(a)中的酸溶解型胶原溶液使用强碱溶液将稀释后的酸溶解型胶原溶液的pH值调节至7
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10，并在0
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10℃条件下保存，备用；(c1)将酸酐溶液或酸酐粉末加入到步骤(b1)中调节pH值后的胶原溶液中进行反应，并在将酸酐溶液或酸酐粉末加入胶原溶液前、加入过程中或加入后将其他带有烯键的分子也加入胶原溶液中进行反应；所述酸酐溶液是将带有烯键的二酸酐溶于丙酮中获得，所述酸酐粉末为带有烯键的二酸酐粉末；所述带有烯键的二酸酐为降冰片烯二酸酐、马来酸酐、(2
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甲基
‑2‑
丙烯基)琥珀酸酐、烯丙基琥珀酸酐和衣康酸酐中的一种或几种；反应过程中，滴加氢氧化钠或三乙胺等使溶液pH维持在7
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10，反应温度0～37℃，加入的带有烯键的二酸酐和胶原侧链氨基反应形成酰胺键并释放一个自由羧基；加入的其他带有烯键的分子使烯键修饰于胶原侧链，所述其他带有烯键的分子为甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸N
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琥珀酰亚胺酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚和烯丙基琥珀酸酐中的一种或几种；完成两种修饰的胶原增加了额外的羧基，并修饰了两种烯键，由于不同烯键在不同反应中的活性和速率不同，此类胶原可能完成分步凝胶；(d1)将步骤(c1)所得反应产物使用蒸馏水透析，直至胶原在蒸馏水中形成凝胶，再经冻干即得到中性溶解的改性光固化胶原。
4.根据权利要求1所述的中性溶解、具有自组装能力和光交联能力的改性胶原，其特征在于：该改性胶原的第三种分子结构为：修饰胶原的二酸酐没有烯键，获得中性溶解能力，再引入烯键以实现固化能力；该改性胶原的制备包括如下步骤(a2)
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(d2)：(a2)将Ⅰ型胶原溶解于0.1
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0.5mol/L的酸溶液中，制备1
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10mg/mL的酸溶解型胶原溶液；(b2)将步骤(a2)中的酸溶解型胶原溶液使用强碱溶液将稀释后的酸溶解型胶原溶液的pH值调节至7
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10，并在0
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10℃条件下保存，备用；(c2)将酸酐溶液或酸酐粉末加入到步骤(b2)中调节pH值后的胶原溶液中进行反应，并在将酸酐溶液或酸酐粉末加入胶原溶液前、加入过程中或加入后将其他带有烯键的分子也加入胶原溶液中进行反应；所述酸酐溶液是将没有烯键的二酸酐溶于丙酮中获得，所述酸酐粉末为没有烯键的二酸酐粉末；反应过程中滴加氢氧化钠或三乙胺等使溶液pH维持在7
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10，反应温度0～37℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，郑雄飞，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：