用于伤口愈合的多巴改性明胶及其制造方法技术

公开了一种多巴

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于伤口愈合的多巴改性明胶及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求根据35 U.S.C.Section 119(e)获得共同申请和共同转让的美国临时专利申请序列号63/051,781的权益，该申请于2020年7月14日提交，题为"用于伤口愈合的多巴改性明胶及其制造方法"，该申请通过引用并入本文。关于联邦资助的研究和开发的声明
[0003]本专利技术是在美国国立卫生研究院授予的HL140951和HL137193政府支持下完成的。政府拥有本专利技术的某些权利。


[0004]该
一般涉及用于生物医学应用的3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)改性的聚合物。更具体地说，该
涉及多巴
‑
明胶组合物和使用酪氨酸酶产生该组合物的一步法。

技术介绍

[0005]在过去的几十年里，人们一直在广泛地开发新型和独特的伤口敷料。随着再生医学和组织工程的发展，伤口敷料也已经发展成为促进伤口愈合，而不是简单地用纱布覆盖伤口的最新技术
[1,2]。在已经制成的各种伤口敷料中，生物活性/生物相容性水凝胶因其独特的优势而获得了很多关注，如可保持伤口周围湿度的高含水量；
[3
‑
5]清除坏死组织和吸收伤口渗出物的能力；
[6,7]以及用于扩散氧气、二氧化碳和水蒸汽等重要气体的渗透性结构。
[8,9]然而，一些伤口敷料水凝胶也存在机械强度和粘合性能差的问题。
[10][0006]需要克服这些障碍并提高水凝胶的粘合性能，这促使研究人员研究贻贝，即使在潮湿的条件下，贻贝也能对各种表面表现出很强的粘合力。
[11]研究表明，贻贝的粘附能力是由于贻贝足器官分泌的蛋白质中含有丰富的3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)，这是一种特殊的氨基酸。
[12]许多天然聚合物已经用多巴进行了改性以提高它们的粘附性，包括但不限于多巴
‑
壳聚糖
[13]、多巴
‑
PEG
[14]、多巴
‑
HA
[15]和多巴
‑
藻酸盐
[16]。在这些研究中，多巴改性水凝胶不仅增加了粘附能力，而且提高了生物活性。例如，儿茶酚改性的透明质酸增加了细胞生存力，减少了细胞凋亡，增强了两类细胞(人脂肪来源的干细胞和肝细胞)的功能。多巴胺改性的海藻酸盐水凝胶具有更好的药物吸附和释放性能。
[0007]制造常规含多巴水凝胶的方法需要多步制备和纯化方法，这些方法耗时且复杂。此外，大多数多巴相关水凝胶掺入了化合物多巴胺(DA)作为多巴结构的来源。然而，不幸的是，合成过程中的外源DA通常容易聚合成聚多巴胺，这降低了最终材料的粘合性能。
[17]因此，非常需要更快和更直接的将多巴结构引入聚合物的方法。此外，本领域需要可用于各种治疗环境(例如伤口愈合)的新型多巴
‑
明胶水凝胶。

技术实现思路

[0008]本专利技术的实施方案包括由改性的猪明胶组合物形成多巴
‑
明胶水凝胶的方法和材
料。本专利技术的实施方案进一步包括通过本文公开的方法制备的多巴
‑
明胶粘性水凝胶。通过本文公开的方法形成的水凝胶具有许多期望的材料特性，包括增强的体内粘附性和体内活性分布。例如，已经发现本专利技术的水凝胶具有增强生物反应的能力以便，例如促进伤口愈合。
[0009]如下所述，一种不使用外源DA化合物在含酪氨酸的聚合物如明胶上形成多巴部分的方法是使用酪氨酸酶。酪氨酸酶，众所周知的多酚氧化酶，可以直接催化酪氨酸中的酚基团成为儿茶酚基团，这是多巴上发现的主要化学基团。本文公开的使用酪氨酸酶一步合成改性的猪明胶是制备多巴改性水凝胶的更有效和环境友好的方法。合成只需要几个小时，并且与使用化学化合物的合成相比，该过程产生毒性低的材料。此外，与其他材料相比，明胶易于获得并表现出良好的生物相容性。此外，发现本文公开的多巴
‑
明胶组合物显示出止血能力——伤口愈合过程的一个重要方面。
[0010]这里公开的专利技术有许多实施方案。在一个方法的实施方案中，使用酪氨酸酶催化酪氨酸残基转化为多巴，其中使用猪明胶进行一步反应。然后评价这种多巴
‑
明胶组合物在促进伤口愈合中的体内粘附性以及功效(例如，在细胞和基因表达水平)。我们的研究结果表明，我们使用酪氨酸酶的一步法产生了含有多巴的儿茶酚基团的猪明胶水凝胶，并保持了伤口敷料所需的粘合性和承重性能。我们的多巴
‑
明胶组合物还改善了成纤维细胞和角质细胞的体外增殖和迁移，这两种细胞是伤口愈合过程中涉及的两种重要细胞。当将多巴
‑
明胶应用于小鼠的皮肤伤口区域时，与对照组和未处理的明胶组相比，愈合速率和毛发生长都加快了。
[0011]在本专利技术的一个示例性实施方案中，制备3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)
‑
明胶的方法包括：(1)提供含有猪明胶的溶液；和(2)将含有猪明胶的溶液与酪氨酸酶一起孵育，从而制造3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)
‑
明胶。优选将含有猪明胶的溶液与酪氨酸酶一起孵育至少一小时(例如，在37℃下孵育几小时，优选约三小时)。在一个实施方案中，所用酪氨酸酶的浓度在100
‑
200U/mL之间。
[0012]本专利技术的另一个实施方案是包含猪明胶的物质的治疗性组合物，其中基本上所有的酪氨酸残基都转化为3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)。在本专利技术的一些实施方案中，组合物是无菌的，并且包含药学上可接受的载体。任选地，该组合物进一步包含至少一种额外的治疗剂，例如抗生素、抗炎剂、止血剂、栓塞剂、化疗剂等。物质的治疗性组合物可用于多种情况，例如将物质的组合物递送至伤口部位(例如，皮肤或非皮肤)并促进伤口愈合。
[0013]从下面的详细描述中，本专利技术的其他目的、特征和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。然而，应该理解的是，详细描述和具体示例虽然指示了本专利技术的一些实施方案，但是是以说明而非限制的方式给出的。在不脱离本专利技术的本质的情况下，可以在本专利技术的范围内进行许多改变和修改，并且本专利技术包括所有这样的修改。
附图说明
[0014]图1A示意性地显示了多巴改性反应。
[0015]图1B显示了表明多巴
‑
明胶的酪氨酸酶浓度依赖性改性的照片。
[0016]图1C显示了酶促多巴改性的UV
‑
VIS测量。
[0017]图1D显示了多巴
‑
明胶的FTIR分析。
[0018]图1E显示了表明通过Arnow方法对多巴含量进行定量的图。
[0019]图2A显示了多巴改性明胶的搭接剪切测试(左)、最大负荷(中)和拉伸应力(右)的图。
[0020]图2B显示了爆裂测试(左)和最大爆裂压力(右)的曲线图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)
‑
明胶的方法，包括：提供含有猪明胶的溶液；将含有猪明胶的溶液与酪氨酸酶孵育；从而制造3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)。2.根据权利要求1所述的制造(多巴)
‑
明胶的方法，其中含有猪明胶的溶液与酪氨酸酶孵育以形成3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)
‑
明胶，选择所述3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)
‑
明胶使得：3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)
‑
明胶表现出至少2MPa的剪切强度；3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)
‑
明胶表现出至少6MPa的爆破压力；3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)
‑
明胶表现出至少60N的负载力；以及3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)
‑
明胶表现出至少3MPa的拉伸应力。3.根据权利要求2所述的制造(多巴)
‑
明胶的方法，其中含有猪明胶的溶液与酪氨酸酶孵育30分钟以上或60分钟以上。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的制造(多巴)
‑
明胶的方法，其中酪氨酸酶的浓度在100
‑
200U/mL之间。5.根据权利要求1所述的制造(多巴)
‑
明胶的方法，其进一步包括加热该溶液以使酪氨酸酶失活。6.根据权利要求1所述的制造(多巴)
‑
明胶的方法，其中所述3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)
‑
明胶是在一步合成反应中制造的。7.一种根据权利要求1所述的方法制造的3,4
‑
二羟基苯丙氨酸(多巴)
‑
明胶组合物。8.一种包含猪明胶的物质的治疗性组合物，所述猪明胶的酪氨酸残基基本上全部转化为3,4
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二羟基苯丙氨酸(多巴)。9.根据权利要求8所述的物质的治疗性组合物，其中所述组合物基本上不含金属离子。10.根据权利要求8所述的物质的治疗性组合物，其中所述组合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里雷扎，
申请(专利权)人：梅奥医学教育及研究基金会波士顿科学医学有限公司，
类型：发明
国别省市：