一种pH响应型多肽明胶杂化水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多肽明胶杂化水凝胶及其制备方法。它是将具有生物降解性的pH响应型自组装多肽Ac

【技术实现步骤摘要】
一种pH响应型多肽明胶杂化水凝胶的制备方法


[0001]本专利技术涉及生物材料领域，具体涉及一种用于抗癌药物的包覆及控制释放的pH响应型多肽明胶杂化水凝胶的制备及应用。

技术介绍

[0002]化学药物治疗是癌症治疗不可或缺的手段。但现在临床上常规使用的化疗药物，大部分分子量较小、水溶性差。进入血液循环系统后，难以形成有效的治疗浓度，从而影响治疗效果。更重要的是，正常组织和肿瘤组织中药物的浓度分布相同，从而对正常组织也产生了相似的毒性，这样就产生了毒副作用，直接影响了病人正常的生理功能，甚至威胁到病人的生命。常见的抗癌药物紫杉醇、阿霉素、白屈菜红碱等都存在以上问题，极大限制了该类药物的应用价值。因此，如何通过改进药物的运载方式，实现有选择性地运输和控制释放，减少药物毒副作用，控制药物释放速度，提高药效，是目前该类抗癌药物研发亟待解决的关键问题。
[0003]水凝胶在医学和药学领域存在巨大的应用潜力。水凝胶具有高的比表面积和高的装载率，有很好的稳定性，可以顺利地在血液，细胞外基质等中进行运输。尤其是智能型水凝胶能够对离子强度、光、pH和温度等环境进行响应，因此，水凝胶材料被广泛作为药物载体应用于药物的控释释放领域。多肽水凝胶是水凝胶家族中一个重要成员，因其序列都是由氨基酸组成，所以它是无毒的，且能被生物降解，具有良好的生物相容性；另外，多肽序列可以在合成过程中进行准确控制，从而多肽的亲疏水程度以及荷电性质可以通过肽链中氨基酸的选择进行自由调控；最后，多肽水凝胶的自组装性能，避免了使用交联剂或赋形剂等可能引起的毒副作用。因此，自组装多肽水凝胶是具有很好应用前景的药物缓释载体。特别是一系列的能够感应外界的环境变化并因此而产生敏感响应的自组装多肽水凝胶的发现，更让其受到了高度的关注，这些优异的性能使得自组装多肽水凝胶十分适合于药物控制释放。
[0004]通常，自组装多肽水凝胶刺激响应的方式包括：pH、光、温度、氧化还原、磁场、离子强度等。而在这些响应方式中，pH的刺激响应受到了研究者们的特别关注。研究表明，大部分肿瘤部位的pH和正常组织的pH存在较大的差异，一般肿瘤部位的pH要比正常组织低1
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2个pH单位。利用这个差异设计pH响应型自组装多肽水凝胶，能实现对抗癌药物的控制释放。例如，有研究者设计出了一种具有pH和氧化还原双响应的水凝胶IC1
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R，以延长紫杉醇在低pH条件下的释药效果（Zhu Y，Biomaterials Science，2020, 8 (19), 5415
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5426.）；利用自组装短肽FER
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8同样实现了紫杉醇在低pH条件的缓释（Raza F，Biomaterials Science，2019,7, 2023
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2036），但上述水凝胶均存在着由于肽链结构过长而导致制备过程复杂的缺点。另外，近年报道的一些短肽水凝胶虽然具备很好的控释性能，但由于含有Fmoc保护基团而具有一定的细胞毒性，从而限制了其应用（Xie Y. Nanoscale Research Letters，2016，11(1): 1
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9.）。
[0005]PEP
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1是牛脾脏中凝集素
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1的β
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链肽片段（Phe
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Leu
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Leu
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Asn
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Leu
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Gly
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Lys
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Asp）
的双突变体形成的八肽。PEP
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1能够在热刺激下自组装形成具有良好pH响应性的水凝胶，可以在弱碱性条件下稳定存在，而在弱酸性条件下发生解离，而由于肿瘤微环境比正常体液环境低1
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2个pH，所以PEP
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1的这种性质恰好有利于用作抗癌药物的载体。但单纯的PEP
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1自组装形成的水凝胶由于其自身孔径较大，凝胶网络密度小、同时机械性能较弱，因而用来载药经常会出现药物突释而导致稳定性不够，使其应用受到了限制。
[0006]明胶是由胶原部分水解产生的一种大分子蛋白，保留有部分胶原的三股螺旋结构。明胶的生物相容性好，无毒，易降解，这些优异的性能使其被应用于很多领域，如食品工业、药物运载、药物控制释放等。尤其因为明胶的稳定性、成膜性、乳化性等特点，使其成为了理想的载药基质。但明胶本身并不具有环境响应性，将明胶与自组装多肽杂化形成水凝胶，有望组合两者的优势，对于改善多肽水凝胶的机械性能、减缓药物突释同时实现药物的控制释放具有重要意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有包埋材料存在的机械性能差、存在药物突释以及不能实现药物可控释放的缺陷，提供一种pH响应型多肽明胶杂化水凝胶，所得杂化水凝胶在经过热刺激后，在碱性条件下成胶，在弱酸性条件下溶胶。
[0008]本专利技术进一步要解决的技术问题是，克服现有包埋材料存在的上述缺陷，提供一种具有良好机械性能、缓释性能、控释性能，以及制备方法简便的pH响应型多肽明胶杂化水凝胶的制备方法。
[0009]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种pH响应型多肽明胶杂化水凝胶的制备方法，将多肽和明胶溶液搅拌混合，加热冷却即成。
[0010]所述混合溶液中的多肽与明胶的质量比为1∶1~9（优选1∶5~7）。
[0011]进一步，所述多肽序列优选为Ac
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Phe
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Ala
‑
Leu
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Asn
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Leu
‑
Ala
‑
Lys
‑
Asp
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NH2（即PEP
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1）。
[0012]所述明胶可通过市售途径取得。进一步，所述明胶溶液为PBS缓冲溶液，PBS缓冲溶液的pH=7.4，浓度为10 mM。
[0013]进一步，本专利技术包括以下步骤：将含有白屈菜红碱和明胶的PBS缓冲溶液，在50
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55℃下水浴至完全溶解，然后加入多肽，将混合液先涡旋震荡1000~1500 rpm/min混合均匀，超声10 min，然后沸水浴加热至溶液变澄清，将热溶液静置12 h，待其成胶。
[0014]进一步，所述多肽混合溶液中，多肽的浓度为7～20 mg/mL（优选15 mg/mL）。在该浓度范围内形成的杂化水凝胶性质稳定，同时有利于实现更高的载药量。
[0015]进一步，所述混合溶液为含多肽和明胶的PBS缓冲溶液，目的是调节pH，且磷酸盐的添加量为10 mM。磷酸盐pH过高或过低，都会影响到多肽分子的聚集，最终影响杂化水凝胶的形成。
[0016]进一步，所述多肽溶液中的多肽与明胶的质量比为1∶1~9，明胶所占比例低于该比例时，杂化水凝胶的流变性弱；明胶所占比例高于该比例时，杂化水凝胶的缓释性能变化很小，同时过量的明胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种pH响应型多肽明胶杂化水凝胶的制备方法，其特征在于：将多肽和明胶溶液搅拌混合，加热冷却即成。2.根据权利要求1所述的pH响应型多肽明胶杂化水凝胶的制备方法，其特征在于：所述多肽混合溶液中的多肽与明胶的质量比为1∶1~9。3.根据权利要求1、2所述的pH响应型多肽明胶杂化水凝胶的制备方法，其特征在于：所述多肽序列为Ac
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Phe
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Ala
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Leu
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Asn
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Leu
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Ala
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Lys
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Asp
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NH2。4.根据权利要求1～3所述的pH响应型多肽明胶杂化水凝胶的制备方法，其特征在于：包...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟明，张左坤，周彬彬，朱永波，黄丽君，周思思，梁瑞美，王馨桂，盛兴欣，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：