[發明專利]彈性蛋白水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201310294656.4
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103351470A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 侯信;閆玉芳;尚躍再
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08J3/24
• 分類號: C08J3/24;C08J3/075;C08L89/00;C08K5/07
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于高分子生物材料領域，涉及交聯水凝膠的制備方法，更具體的講，涉及利用交聯反應制備彈性蛋白水凝膠的方法。

背景技術

彈性蛋白是一種重要的細胞外基質蛋白，主要存在于韌帶、肺、大動脈及皮膚等經常受力而變形的器官中，主要功能是為所在組織和器官提高抵抗反復壓縮和變形的能力。彈性蛋白作為細胞外基質的主要成分，具有很好的生物相容性，但由于其高度不溶性導致難以加工成形，限制了在生物工程領域的應用。因此通過對彈性蛋白進行酸降解得到的水解產物α-彈性蛋白被頻繁應用于合成彈性蛋白基復合材料。雖然酸降解后的結構存在多樣性，但是α-彈性蛋白保持了彈性蛋白的氨基酸組成，仍然保持了彈性蛋白的諸多優點。

同時，α-彈性蛋白具有自組裝和相轉變的特征。當溫度高于某一溫度時，α-彈性蛋白通過分子間氫鍵作用發生自組裝，從而導致發生凝聚，進而發生相分離。凝聚過程不僅受溫度影響，同時溶液的濃度、pH值、鹽濃度及雜質的影響，這些因素主要通過影響分子間疏水基團作用影響凝聚過程。近來，通過牛大動脈平滑肌細胞降解得到的α-彈性蛋白薄膜被應用于血管組織修復。盡管如此，α-彈性蛋白基材料依然是一個有待于進一步深入研究的領域。

發明內容

本發明的技術目的旨在克服現有技術的不足,采用戊二醛交聯α-彈性蛋白方法制備彈性蛋白水凝膠，成功的通過交聯方法制備出易于加工成形的彈性蛋白基水凝膠材料,即在保持彈性蛋白生物相容性的基礎上，首先通過酸降解彈性蛋白制得水溶性彈性蛋白α-彈性蛋白，然后采用戊二醛對α-彈性蛋白進行交聯，探索彈性蛋白基水凝膠的制備方法及其性能研究。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現:

彈性蛋白水凝膠及其制備方法，按照下述步驟進行：

步驟1，將α-彈性蛋白粉末后加入蒸餾水磁力攪拌下使其完全懸浮于水中；其中彈性蛋白溶液濃度為50-200mg/mL，攪拌時間為30min。

步驟2，將戊二醛溶液加入步驟1制得的懸浮液中進行交聯反應并定形，定形后用蒸餾水清洗表面未反應的戊二醛小分子至清洗完全，制得彈性蛋白水凝膠；其中所述戊二醛與彈性蛋白質量比為5-30%，優選10-15%；交聯反應溫度為4-15℃，時間為4-6h；定形溫度為40-60℃，時間為2-5h。

在步驟1中，選用的α-彈性蛋白可購于sigma，分子量為70—72KD（數均），也可根據文獻（Partridge?SM,Davis?HF,Biochem.J.,61,21(1955)）按照如下步驟進行制備：

（1）用草酸溶液煮沸降解彈性蛋白，脫除脂肪及其他類型蛋白質；

（2）用草酸溶液煮沸降解（1）制得的彈性蛋白至全部降解，得到水解彈性蛋白。

（3）使用氫氧化鈉溶液調節（2）所得的溶液pH值，收集沉淀。

（4）清洗（3）收集的沉淀，凍干，得到純凈α-彈性蛋白，備用。

在上述彈性蛋白的制備過程中，所述步驟（1）基質材料為牛頸韌帶經丙酮浸泡進行初步脫脂，浸泡時間為24h，并切成約5mm×5mm×5mm規則粒狀得到；所述的草酸溶液濃度為0.3-0.7mol/L，降解時間為30-60min；用蒸餾水洗凈表面油脂及其他類型蛋白質。

所述步驟（2）所用草酸溶液濃度為1-2mol/L，降解時間為4-6h。

所述步驟（3）所用氫氧化鈉溶液濃度為1-6mol/L，調節pH值到4-5，彈性蛋白凝聚形成沉淀。

所述步驟（4）沉淀采用大量蒸餾水除去小分子物質；凍干時間為24h；凍干后彈性蛋白研磨成細粉狀。

本發明對凍干后的未反應彈性蛋白與交聯彈性蛋白水凝膠進行紅外（FTIR,美國Bio-Rad）分析，結果顯示相對于曲線1，曲線2中3080cm^-1處的吸收峰強度有所減弱，說明彈性蛋白上的-NH₂發生了反應，同時900-650cm^-1之間的峰數增加，并且強度增大，說明彈性蛋白中的氨基與戊二醛的羰基發生了交聯反應。

同時，將未交聯與交聯后未成型的彈性蛋白溶液分別進行差示掃描量熱法分析。熱分析儀為美國TA公司所出品的差示掃描量熱儀DSCQ20。實驗時氣氛為氮氣，流速為40mL/min，溫度的變化區間為10-40℃，升溫速率2℃/min。由圖2可以發現交聯彈性蛋白水凝膠相對于α-彈性蛋白具有更高的溫度敏感性，且在25℃左右即可發生相轉變。