[發(fā)明專利]一種基于棒狀病毒的水凝膠的制備方法和應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310256631.5
• 申請(qǐng)日: 2013-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103319732A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張珍坤;熊潔;高紅軍;李昂;史林啟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南開(kāi)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J3/075
• 分類號(hào): C08J3/075;C08L33/24;A61K47/46;A61K38/28
• 代理公司: 天津佳盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，特別是一種基于棒狀病毒的水凝膠的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

水凝膠是一類以水為分散介質(zhì)、具有親水性但在水中不溶解的網(wǎng)絡(luò)體系，由于近似固體的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)含有豐富的水，在醫(yī)藥、生物、材料、食品、化妝品以及人們?nèi)粘Ｉ钪杏兄浅Ｖ匾膽?yīng)用。常見(jiàn)的水凝膠骨架材料多為聚合物和超分子自組裝體。以聚合物為骨架的水凝膠通過(guò)物理或化學(xué)交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并將水分子限制在其內(nèi)部。基于有機(jī)小分子或者蛋白質(zhì)多肽自組裝而形成的水凝膠也多見(jiàn)報(bào)道，這類以超分子組裝體為骨架的水凝膠，先由小分子成膠因子自組裝成纖維狀的納米組裝體，纖維狀的納米組裝體通過(guò)交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠。

盡管現(xiàn)有的水凝膠已經(jīng)具備高機(jī)械強(qiáng)度、較好的刺激-響應(yīng)性、可注射性、生物相容性等諸多特點(diǎn)，但通常一種水凝膠只含有其中的一種或少量?jī)?yōu)勢(shì)，就整體來(lái)說(shuō)仍存在許多短板限制水凝膠的發(fā)展和應(yīng)用。例如基于聚合物骨架的水凝膠聚合過(guò)程所用溶劑殘留或交聯(lián)劑可能帶有生物毒性，成膠可逆性差；而超分子自組裝骨架成膠需先由小分子組裝成納米纖維，步驟繁瑣。許多水凝膠三維網(wǎng)絡(luò)骨架的化學(xué)再修飾性差，不利于水凝膠的多功能化設(shè)計(jì)。

病毒是一種由核酸分子與蛋白質(zhì)構(gòu)成的非細(xì)胞形態(tài)的生命體。人體友好的病毒有很多優(yōu)于其他材料的特點(diǎn)：1）病毒具有高對(duì)稱度和非常規(guī)整的形態(tài)結(jié)構(gòu)，同種類的病毒其形態(tài)和尺寸絕對(duì)單分散；2）病毒粒子的大小處于納米尺度范圍，是天然的生物納米粒子；3）病毒具有良好的水溶性，且結(jié)構(gòu)和性質(zhì)較穩(wěn)定；4）病毒具有很好的生物相容性，有些病毒還可以作為口服材料；5）病毒具有基因和化學(xué)可改性，通過(guò)基因工程調(diào)控病毒的遺傳物質(zhì)，可在病毒表面直接培植特定的蛋白質(zhì)，如藥物、抗體、靶向分子等，利用病毒表面衣殼蛋白的大量功能化學(xué)基團(tuán)，能夠?qū)Σ《具M(jìn)行化學(xué)改性；6）病毒可以容易且廉價(jià)地大量生產(chǎn)。這些優(yōu)勢(shì)使得病毒成為水凝膠骨架的理想材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于棒狀病毒的水凝膠的制備方法和應(yīng)用，該水凝膠體系集合病毒和聚合物的優(yōu)良特性，可實(shí)現(xiàn)可逆溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變且凝膠化溫度可控、凝膠三維網(wǎng)絡(luò)骨架可進(jìn)行功能化再修飾的特性。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種基于棒狀病毒的水凝膠的制備方法，所述病毒水凝膠由高分子修飾過(guò)的棒狀復(fù)合病毒粒子構(gòu)成，所述高分子為平均分子量7?kDa的具有溫敏性的聚合物，修飾的聚合物密度為0.1聚合物每平方納米，所述棒狀病毒為fd噬菌體，所述基于棒狀病毒的水凝膠制備方法包括如下步驟：

1）采用鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合的方法合成溫敏性聚合物，15-20?℃下將溫敏性聚合物溶解于二甲基亞砜有機(jī)溶劑中，得到聚合物溶液；

2）以大腸桿菌為宿主制備fd噬菌體，15-20?℃下將fd噬菌體溶解于110?mM、pH為8.0的磷酸緩沖溶液中，得到fd噬菌體濃度為2?mg/mL的病毒溶液；

3）4?℃下將聚合物溶液緩慢滴加入快速攪拌的上述病毒溶液中，15-20?℃下反應(yīng)8-12小時(shí)，在50,000轉(zhuǎn)/分下超速離心除去過(guò)量的聚合物，制得溫敏性高分子修飾的復(fù)合病毒粒子；

4）15-20?℃下將修飾有聚合物的病毒粒子溶解于110?mM、pH為8.0的磷酸緩沖溶液中制備成溶液，病毒粒子在溶液中的濃度為不小于2.7?mg/mL，將溶液升溫至高于凝膠化轉(zhuǎn)變溫度，即可制得基于棒狀病毒的水凝膠。

所述溫敏性聚合物為聚異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）或聚異丙基丙烯酰胺-co-聚叔丁基丙烯酰胺（PNIPAM-co-PNTBA）共聚物，溫敏性聚合物與病毒的質(zhì)量比為10:1，二甲基亞砜的體積小于緩沖溶液體積的5%。

一種所制備的基于棒狀病毒的水凝膠的應(yīng)用，將其制備成骨架表面再修飾有功能基團(tuán)的復(fù)合病毒水凝膠，可作為胰島素緩釋智能材料，即作為化學(xué)反應(yīng)熱點(diǎn)去綁定功能化小分子苯硼酸，且成膠后骨架表面活性基團(tuán)仍然可達(dá)，骨架表面再修飾有功能基團(tuán)的復(fù)合病毒水凝膠的制備方法包括如下步驟：

1）15-20?℃下將基于棒狀病毒的水凝膠溶解于110?mM、pH為8.0的磷酸緩沖溶液中制得復(fù)合病毒溶液，復(fù)合病毒溶液中病毒水凝膠的濃度為2?mg/mL；