一种壳聚糖/聚赖氨酸原位凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种壳聚糖/聚赖氨酸原位凝胶及其制备方法。该凝胶是由质量百分数为1~5.5%的巯基化壳聚糖和质量的百分数为0.1~3.2%马来酰亚胺化聚赖氨酸所形成的原位凝胶。其制备过程包括：合成含马来酰亚胺双键的聚赖氨酸，以PBS为溶剂配制马来酰亚胺化聚赖氨酸溶液；以PBS为溶剂配制巯基化壳聚糖溶液；将两种溶液于生理pH值条件下均匀混合形成原位凝胶。本发明专利技术优点在于制备过程简单，所制得的原位凝胶仿生天然细胞外基质的多糖/多肽的成份、结构及功能特征，有助于增加材料的组织相容性，促进细胞粘附增长，在组织工程及药物释放领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于生物医用材料

技术介绍
水凝胶由于具有与天然细胞外基质相类似的特征而广泛用作生物医用材料。其中，原位凝胶可在原位快速由液体转化为凝胶状物质，具有一般水凝胶不可比拟的优点，可避免外科手术过程中的高度创伤性，减少病人痛苦、降低医疗费用，特别可用于修复复杂、 不规则形状的组织。若直接用于人体接触，可防止体外微生物的感染，抑制体液损失，同时能促进伤口愈合。因此，原位凝胶的亲水性三维网络结构及独特的溶液-凝胶转变性质使其具有制备简单、使用方便、保证所包载的细胞和药物活性、与所需修复组织特别是黏膜组织亲和力强、滞留时间长等优点，广泛应用于再生医学领域。壳聚糖是一种具有优良生物相容性、低毒性、生物可降解性的天然多糖，拥有得天独厚的物理性质(亲水性、功能性氨基酸基团和阳离子静电荷)，可模拟天然细胞外基质 (ECM)中的糖胺聚糖。它在水凝胶中有巨大的应用前景，近年来受到了极大的关注。e-聚赖氨酸是一种具有抑菌功效的天然多肽，与ECM中的蛋白成分和功能类似，分子链上拥有众多侧氨基，可有效促进细胞粘附生长。此外，其易与聚阴离子发生强静电作用，对生物膜有良好穿透力，可用作某些药物载体，在医疗和制药方面拥应用前景广阔。目前壳聚糖基原位水凝胶多采用化学交联法制备，尽管其弥补了物理交联凝胶力学强度低、体内稳定性差等不足，然而这些方法当中常涉及有毒小分子交联剂，或紫外光照及光引发剂、H2O2等试剂的使用，水凝胶对基体的毒性不容忽视，与人体组织的生物相容性有待进一步提高。而迈克尔加成反应制备原位水凝胶可以避免使用上述有毒试剂，反应条件温和，可在生理条件下发生，且反应迅速可控。现有的利用迈克尔加成反应制备壳聚糖原位凝胶的体系多采用带有反应端基的聚乙二醇(PEG)作为交联剂。PEG的亲水性好，但不具备与组织或细胞粘附的活性位点，且分子的可改性位点少，仅限于端基，其主要作用仅为连接聚合物网络(Liao Sff, Yu TB, Guan ZB. Journal of the American Chemical Society 2009，131:17638-17646)。为使交联剂同时兼备交联凝胶网络及赋予凝胶新的性能和应用的功能，研究人员开发了一系列功能性聚合物交联剂，如钟志远制备乙烯砜基葡聚糖作为交联剂，与PEG相比，凝胶速度更快、时间更短(Hiemstra C，van der Aa LJ, Zhong ZY, et al. Biomacromolecules 2007, 8: 1548-1556)。Censi 等制备具有温敏性质的三嵌段共聚物交联剂。此共聚物可在37°C发生分子聚集态结构变化，赋予了凝胶以温度敏感性， 得到的凝胶网络由于三嵌段共聚物在人体温度下发生的相结构转变而得到加强(Censi R, Fieten PJ, di Martino P, et al. Macromolecules 2010, 43: 5771-5778)。采用多侧基官能度天然多肽作为交联剂以模拟细胞外基质的蛋白成分及功能特征，通过迈克尔加成原位合成壳聚糖基凝胶，进而增强凝胶的生物相容性和细胞粘附性，这方面的原位凝胶及制备方法尚未见报道。马来酰亚胺化改性的聚赖氨酸作为新型多肽交联剂一方面可连接水凝胶网络，同时得到的水凝胶可仿生天然细胞外基质的多糖/多肽的成份、结构及功能特征，在组织粘合、止血材料、细胞及药物载体等领域具有良好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。该凝胶在生理pH下可快速原位形成，特别是其可仿生天然细胞外基质的多糖/多肽的成份、结构及功能特征，具有良好的生物相容性和细胞粘附性的优点，其制备方法过程简单。为达到上述目的，本专利技术是通过下述技术方案加以实现的，一种壳聚糖/聚赖氨酸原位凝胶，其特征在于该壳聚糖/聚赖氨酸原位凝胶是由浓度为60mg/ml的巯基化壳聚糖溶液与浓度为40mg/ml的马来酰亚胺化聚赖氨酸溶液按照体积比(O. 2^40) 1均匀混合，通过原位交联反应得到，原位凝胶中，巯基化壳聚糖占凝胶总质量的百分数为1飞.5%， 马来酰亚胺化聚赖氨酸占凝胶总质量的百分数为O. Γ3. 2 %。上述的壳聚糖/聚赖氨酸原位凝胶制备方法，其特征包括以下步骤1.马来酰亚胺化的聚赖氨酸溶液的制备(1)室温下将琥珀酰亚胺硫酸盐溶解于PH=7.2 · 4的磷酸盐缓冲液(PBS)中，配制成浓度为f6mg/ml的溶液，并搅拌至形成澄清溶液；(2)将数均分子量4000的聚赖氨酸完全溶解于pH=7. 2 · 4的磷酸盐缓冲液(PBS) 中，配制成浓度为f20mg/ml的溶液，并搅拌至形成澄清溶液；(3)按步骤(2)制得的聚赖氨酸溶液与步骤(I)制得的琥珀酰亚胺硫酸盐溶液的体积比为I :(广10)在中搅拌速率5(Tl00rpm下混合均匀制得混合液；室温下持续搅拌，反应 O. 5^2小时，以去离子水为介质透析、冻干制得双键摩尔取代度在5 30%的马来酰亚胺化聚赖氨酸；(4)将步骤(3)制备的马来酰亚胺化聚赖氨酸粉末溶于pH值为7.2 7. 4的磷酸盐缓冲液(PBS)中，配制成浓度为40mg/ml的马来酰亚胺化聚赖氨酸溶液；2.巯基化壳聚糖溶液的制备采用巯基取代度为15(Γ160 μ mol/g的巯基化壳聚糖溶于pH值为7. 2 . 4的磷酸盐缓冲液(PBS)中，配制成浓度为60mg/ml的巯基化壳聚糖溶液；3.壳聚糖/聚赖氨酸原位凝胶的制备在25 37°C下，将步骤2配制的巯基化壳聚糖溶液和步骤I配制的改性聚赖氨酸溶液按照体积比(O. 2^40) 1的比例均匀混合，形成壳聚糖/聚赖氨酸原位凝胶。本专利技术的优点制备条件温和，反应可控，制备过程简单。专利技术制备的壳聚糖/聚赖氨酸原位凝胶仿生天然细胞外基质的多糖/多肽的组成成份、结构及功能特征，有助于增加材料的组织相容性，促进细胞粘附增长，是很有应用前途的新型生物材料。特别是此原位凝胶未来可望作为可注射材料用作组织粘合剂以及用于包载细胞或作为药物载体材料。附图说明图I为实施例I巯基化壳聚糖溶液和马来酰亚胺化聚赖氨酸溶液的混合液尚未形成凝胶时的照片。图2为实施例I巯基化壳聚糖溶液和马来酰亚胺化聚赖氨酸溶液的混合液形成凝胶的照片。具体实施例方式实施例I :称取14mg的琥珀酰亚胺硫酸盐，溶解于8ml的pH =7. 2^7. 4的PBS中，搅拌至形成澄清溶液；称取30mg的e-聚赖氨酸，完全溶解于2ml pH =7. 2^7. 4的PBS中，搅拌至形成澄清溶液；室温下将上述聚赖氨酸溶液加入到琥珀酰亚胺硫酸盐溶液中，在搅拌速率50rpm 下混合均匀，反应O. 5小时，以去离子水为介质室温下透析24小时，透析产物经冻干制得双键摩尔取代度为5%的马来酰亚胺化聚赖氨酸。将该马来酰亚胺化聚赖氨酸粉末溶于pH 值为7. 2 . 4的PBS中，配制成浓度为40mg/ml的马来酰亚胺化聚赖氨酸溶液；称取Ig壳聚糖(I , =1零.5 X IO5,脱乙酰度为92%)溶于90ml去离子水中形成悬浊液，加入O. 8g I-羟基苯并三唑到上述悬浊液中，搅拌，获得澄清溶液；在上述澄清溶液中加入3. 4g N-乙酰基-L-半胱氨酸，再称取Sg I-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺溶于约少量去离子水中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：聂微，赵瑾，袁晓燕，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：