[發明專利]用β片層多肽嵌段共聚物功能化的生物活性碳納米管復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201280045387.1
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN103827187A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 林容范;鄭宇鎮
• 申請（專利權）人: 延世大學校產學協力團
• 主分類號: C08K3/04
• 分類號: C08K3/04;C08K9/04;C07K17/14;C07K19/00;C01B31/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 彭鯤鵬;盧蓓

技術領域

本發明涉及用β片層多肽嵌段共聚物功能化的生物活性碳納米管復合物。更詳細地，本發明涉及高水分散性、生物活性復合物，所述復合物包括用生物活性兩親的β片層多肽嵌段共聚物功能化的碳納米管。本發明還涉及生物傳感器、蛋白質錯折疊疾病和生物大分子相互作用的抑制劑、以及使用碳納米管復合物進行生物活性材料細胞內遞送的組合物。

背景技術

碳納米管(CNT)是具有廣泛電子、光學、機械和生物應用范圍的納米材料。為了將CNT用做生物材料，需要滿足CNT的某些特定的物理、化學和生物性質。CNT本質上在水溶液中不可溶且廣泛地成束。因為生物系統基本上由水溶性分子和結構組成，所以CNT在水溶液中的增溶(solubilization)是其在生物應用中使用的先決條件。此外，用生物活性分子表面功能化CNT是重要的，其為了給予所述CNT執行特定生物功能的能力。

CNT增溶的兩種主要方法是基于共價和非共價功能化。在共價功能化中，官能團(如羧酸或者胺)通過化學反應在CNT的缺陷位點(defect?sites)形成，然后其可用作與生物活性分子進行綴合反應的位點。用這種方法的問題在于所述方法會損害原始CNT的內部結構以及電性質。相反地，非共價方法能夠潛在地保護CNT的π-共軛系統。所述方法通常使用兩親分子，所述兩親分子的疏水部分環繞著CNT的壁而親水部分與水溶液相互作用。多種類型的分子(包括低分子量的親水脂分子或表面活性物質、聚合物和碳水化合物)已經被用來進行CNT的非共價功能化和增溶。

韓國專利公開號10-2004-0075620描述了碳納米管在固體狀態下的非共價功能化以形成碳納米管/核酸復合體。韓國專利注冊號10-0682381描述了碳納米管衍生物，其中碳納米管用卵清蛋白非共價功能化。

發明內容

技術問題

本發明的第一個目標是提供用生物活性的β片層多肽嵌段共聚物功能化的碳納米管復合物，所述共聚多肽通過生物活性和親水的肽片段綴合到β片層片段形成。

本發明的第二個目標是提供使用用β片層多肽嵌段共聚物功能化的碳納米管復合物進行細胞內遞送生物活性材料的組合物和生物傳感器。

本發明的第三個目標是提供制備用β片層多肽嵌段共聚物功能化的碳納米管復合物的方法。

技術方案

為了達到第一個目標，本發明提供了β片層多肽嵌段共聚物和碳納米管的復合物，其中每個β片層多肽嵌段共聚物由β片層多肽嵌段和生物活性多肽嵌段組成，β片層多肽嵌段具有非極性和極性氨基酸的交替系列或包含50％至100％的非極性氨基酸，生物活性多肽嵌段包含占其總氨基酸的50％-100％的極性氨基酸，β片層多肽嵌段非共價結合到碳納米管表面，并且生物活性多肽嵌段是親水性的并暴露在復合物外。

根據本發明的一個實施方案，非極性氨基酸可選自苯丙氨酸、丙氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸和色氨酸。

根據本發明的一個實施方案，極性氨基酸可以選自賴氨酸、甘氨酸、精氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、絲氨酸、組氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、蘇氨酸、天冬酰胺、半胱氨酸和硒代半胱氨酸。

根據本發明的另一個實施方案，β片層多肽嵌段的非極性氨基酸可以為苯丙氨酸或者色氨酸，而β片層多肽嵌段的極性氨基酸可以為賴氨酸、谷氨酸或者甘氨酸。

根據本發明的另一個實施方案，β片層多肽嵌段通過肽鏈間β片層氫鍵自組裝，且苯丙氨酸或者色氨酸可以通過π-π堆積和疏水相互作用非共價結合到碳納米管的表面。

根據本發明的另一個實施方案，β片層多肽嵌段共聚物可以是大環肽(macrocyclic?peptide)，其中N-和C-末端彼此連接。

為了達到第二個目標，本發明提供了生物傳感器，所述傳感器包含β片層多肽嵌段共聚物和碳納米管的復合物，以及連接到復合物與目標生物材料反應的配體或者受體。

根據本發明的一個實施方案，配體或者受體可選自酶底物、配體、氨基酸、肽、蛋白質、酶、脂質、輔因子、碳水化合物及其組合。

本發明還提供了用于生物活性材料細胞內遞送的組合物，所述組合物包含作為活性成分的β片層多肽嵌段共聚物和碳納米管的復合物。

為了達到第三個目標，本發明提供了制備β片層多肽嵌段共聚物和碳納米管的復合物的方法，所述方法包括(a)從碳納米管懸液中除去懸浮用溶劑以獲得經預處理的碳納米管，和(b)向β片層多肽嵌段共聚物水溶液中加入經預處理的碳納米管以獲得分散液(dispersion)。

根據本發明的一個實施方案，分散液可以還包含鹽。