一种基于天然受体配体识别作用的动态抗菌水凝胶、制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种基于天然受体配体识别作用的动态抗菌水凝胶、制备方法及应用，属于生物医用材料领域。首先分别采用修饰材料修饰配体万古霉素、受体AA基材料，再加入光引发剂，在紫外光照射下获得水凝胶材料。所述水凝胶交联形成了三维网状结构，在受到外界压力发生水凝胶断裂后，由于其配体

【技术实现步骤摘要】
一种基于天然受体配体识别作用的动态抗菌水凝胶、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于生物医学高分子材料领域，具体涉及一种基于天然受体配体识别作用的动态抗菌水凝胶、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]水凝胶材料是一类具有三维网状结构的生物医用材料，由于其孔状结构的特点，在皮肤修复，骨组织修复，细胞工程，组织工程，药物输送，抑菌抗菌，急救工程等领域都有广泛的应用。水凝胶材料在临床应用过程中存在着受外力易发生变形，影响其功能发挥。
[0003]现有的水凝胶特别是动态水凝胶材料，即可注射自愈合水凝胶由于其动态性能，可实现外力形变后快速自动复原而继续发挥功效，有望解决其机械性能的不足，有利于其生物医学应用的推广。然而其多是通过化学相互作用，包括：可逆共价键，键合力较弱的氢键等发生交联，且原材料多为生物相容性不足的化学物质反应获得的，具有有限的生物相容性和动态性，距离临床应用差距较大。
[0004]配体
‑
受体相互作用是以特异性基团的互补性与空间的适配性为前提，结合后导致系统自由能的下降，为结合的原动力。不仅具有优良的空间互补性，还具有较强的化学相互作用，能够特异性地进行结合，拥有精准识别与结合的能力。而且能产生这种相互作用的分子大部分都是生理来源的物质，具有较好的生物相容性与低的生物毒性，拥有很好的发展前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于天然受体配体识别作用的动态抗菌水凝胶、制备方法及应用。在本专利技术中，通过万古霉素配体同二肽D
‑/>Ala
‑
D
‑
Ala(简称AA)基受体之间的天然相互识别作用，形成基于配体
‑
受体的交联点，进而制备出可注射自愈合的水凝胶；所述可注射自愈合水凝胶具有很好的力学性能和优异的自愈合及可注射性能，并通过体外及生物实验，验证了其优异的抗菌性能及在皮肤修复中的临床实用价值。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术中首先提供了一种基于天然受体配体识别作用动态水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007](1)配体万古霉素的修饰：将盐酸万古霉素和修饰材料溶解在有机溶液中，通惰性气体排除氧气并调节溶液的PH后，于恒温条件下发生羟基
‑
羧基酯化反应、氨基
‑
羧基酰胺化反应以及酯交换反应，反应结束后，经透析获得Van
‑
M，再冷冻干燥后，于
‑
20℃储存备用；
[0008](2)受体AA基材料的修饰：将受体AA基材料和修饰材料溶解在有机溶液和水的混合溶液中，通惰性气体排除氧气并调节溶液的pH后，于恒温条件下发生羟基
‑
羧基酯化反应、氨基
‑
羧基酰胺化反应、酯交换反应以及巯基
‑
烯基加成反应，将反应获得的AA
‑
M透析，冷冻干燥后，
‑
20℃保存备用；
[0009](3)水凝胶材料的制备：将步骤(1)制备的Van
‑
M和步骤(2)制备的AA
‑
M用水溶解
后，加入光引发剂，在紫外光照射下引发交联反应，获得水凝胶。
[0010]进一步地，步骤(1)中，盐酸万古霉素的用量为0.2～0.25mmol；所述修饰材料为丙烯酰胺
‑
聚乙二醇(3400)
‑
N
‑
羟基琥珀酰亚胺或者天然来源的生物基高分子材料，用量为0.15～0.25mmol；有机溶剂为四氢呋喃、二氧六环、纯水、乙醇、二甲基亚砜、甲醇或甲苯。
[0011]进一步地，所述天然来源的生物基高分子材料为(甲基)丙烯酸酯化或丙烯酰胺化的明胶(Gelation,Gel，)、海藻酸钠(Sodium alginate,SA，(C6H7O6Na)
n
)、壳聚糖(Chitosan,CTS，(C6H
11
NO4)
n
)、聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PA，(C2H4O)
n
)、纤维素(Cellulose,(C6H
10
O5)
n
)、透明质酸(Hyaluronic Acid,HA，(C
14
H
21
NO
11
)
n
)。
[0012]进一步地，步骤(2)中，受体AA基材料为C端含有AA短肽的氨基酸序列或复合分子，优选为GAA、KAA。
[0013]进一步地，步骤(1)和步骤(2)中pH值的调节剂为三乙胺，调节pH为8～8.5；反应温度为25℃。
[0014]进一步地，所述透析袋的截留分子量为1
‑
10KD，透析时间为3
‑
7天。
[0015]进一步地，步骤(3)中，Van
‑
M和AA
‑
M的配比为1：1～3：1，优选配比为2：1。
[0016]进一步地，步骤(3)中，所述光引发剂为2
‑
羟基
‑
4'
‑
(2羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮(HHMP)，2,4
‑
二乙基噻唑酮(DETX)，4
‑
苯基二苯甲酮(PBZ)，4
‑
甲基二苯甲酮(MBZ)，对
‑
N,N
‑
二甲氨基苯甲酸异辛酯(EHA)，邻苯甲酰苯甲酸甲酯，对
‑
N,N
‑
二甲氨基苯甲酸乙酯(EDB)，异丙基硫杂蒽酮(ITX)或1
‑
羟基环己基苯基甲酮，引发剂浓度为3～5mg/mL，紫外光波长为365nm，交联时间为：持续10～30分钟，交联温度为10～35℃。
[0017]本专利技术还提供了一种由所述的制备方法制备的基于天然受体配体识别作用动态水凝胶，其特征在于，所述动态水凝胶基于万古霉素与AA多肽之间的配体受体相互作用，交联成三维网状结构；所述的三维网状结构，其在受到外界压力或紫外光照射下而发生水凝胶断裂后，由于其配体
‑
受体之间的相互作用，以及多重氢键相互作用下，能够迅速交联自行愈合。
[0018]本专利技术还提供了一种的基于天然受体配体识别作用动态水凝胶的应用，其特征在于，用于感染组织伤口的修复。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0020]本专利技术通过万古霉素基配体与AA多肽受体相互作用交联成三维网格结构以形成动态水凝胶。天然的配体与受体相互作用依赖于两个分子之间的非共价相互作用，它们的化学基团和几何结构具有完美的互补性，可实现外力形变后快速自动复原而继续发挥功效与纯化学方法相比，这些生物可逆方法在动态生物材料设计方面具有独特的优势。另一方面，Van
‑
AA相互作用代表了最小和最简单的受体
‑
配体识别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于天然受体配体识别作用动态水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)配体万古霉素的修饰：将盐酸万古霉素和修饰材料溶解在有机溶液中，通惰性气体排除氧气并调节溶液的PH后，于恒温条件下发生羟基
‑
羧基酯化反应、氨基
‑
羧基酰胺化反应以及酯交换反应，反应结束后，经透析获得Van
‑
M，再冷冻干燥后，于
‑
20℃储存备用；(2)受体AA基材料的修饰：将受体AA基材料和修饰材料溶解在有机溶液和水的混合溶液中，通惰性气体排除氧气并调节溶液的pH后，于恒温条件下发生羟基
‑
羧基酯化反应、氨基
‑
羧基酰胺化反应、酯交换反应以及巯基
‑
烯基加成反应，将反应获得的AA
‑
M透析，冷冻干燥后，
‑
20℃保存备用；(3)水凝胶材料的制备：将步骤(1)制备的Van
‑
M和步骤(2)制备的AA
‑
M用水溶解后，加入光引发剂，在紫外光照射下引发交联反应，获得水凝胶。2.根据权利要求1所述的基于天然受体配体识别作用动态水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，盐酸万古霉素的用量为0.2～0.25mmol；所述修饰材料为丙烯酰胺
‑
聚乙二醇(3400)
‑
N
‑
羟基琥珀酰亚胺或者天然来源的生物基高分子材料，用量为0.15～0.25mmol；有机溶剂为四氢呋喃、二氧六环、纯水、乙醇、二甲基亚砜、甲醇或甲苯。3.根据权利要求1所述的基于天然受体配体识别作用动态水凝胶的制备方法，其特征在于，所述天然来源的生物基高分子材料为(甲基)丙烯酸酯化或丙烯酰胺化的明胶(Gelation,Gel)、海藻酸钠(Sodium alginate,SA，(C6H7O6Na)
n
)、壳聚糖(Chitosan,CTS，(C6H
11
NO4)
n
)、聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PA，(C2H4O)
n
)、纤维素(Cellulose,(C6H
10
O5)
n
)、透明质酸(Hyaluronic Acid,HA，(C
14
H
21
NO...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘国庆，何文博，马悦，王淼，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：