[發明專利]一種水凝膠材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610868918.7
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106397545B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 何留民;孫雨喬;張勇駑;吳武田
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: C07K14/00
• 分類號: C07K14/00;A61L27/22;A61L27/52;A61L27/56;A61L27/60;A61K47/42;A61K9/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重

本發明屬于材料制備領域，具體提供了一種短肽，所述短肽序列為：（精氨酸?丙氨酸?天冬氨酸?丙氨酸）₄?異亮氨酸?賴氨酸?異亮氨酸?賴氨酸?異亮氨酸?賴氨酸?纈氨酸?丙氨酸?纈氨酸。本發明同時提供了將短肽配置成短肽水溶液自組裝形成所述的水凝膠材料，該材料是在RADA16?I序列的基礎上，連接多個酸性和堿性氨基酸，通過非共價鍵作用結合形成。本發明制備的水凝膠材料有促進神經細胞軸突伸展和神經再生的功能，材料生物相容性好，可實現原位負載細胞/活性分子以及體內原位注射，對神經再生及修復具有顯著效果，在包括神經細胞在內的細胞三維培養、組織工程生物支架材料和藥物載體領域，具有廣闊的應用前景和臨床價值。

技術領域

本發明屬于材料制備領域，更具體地，涉及一種水凝膠材料及其制備方法和應用。

背景技術

三維多孔納米支架能夠模仿天然細胞外基質結構，為細胞生長提供支持，廣泛應用于生物醫學、組織工程學等研究領域。幾乎所有的組織細胞在體內都是在三維條件下生長，細胞被包裹在由膠原纖維作為主要成分組成的納米纖維水凝膠之中，此外，細胞外基質中還含有大量的不溶性基質蛋白和可溶性生長因子。但目前研究中細胞培養技術中所采用的大多都是二維培養，即細胞在培養板或者培養皿上進行培養，這與體內生長環境相差較大，影響細胞生長，甚至會引起細胞基因或者功能變化。如何體外構建具有模仿天然細胞外基質結構和功能的人工支架材料，為細胞提供三維生長環境一直是生物、醫學以及材料工程領域基礎研究和產品開發的熱點。

自組裝短肽RADA16-I是4個重復的精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸序列，即（精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸）₄，當其水溶液調節至pH=7時會形成由納米纖維網絡構成的水凝膠，與天然細胞外基質結構很相似，作為組織工程支架、藥物載體和止血材料在生物醫學工程領域有廣泛的應用，是自組裝短肽水凝膠材料的典型代表。但是一個顯著的缺點是該材料水溶液具有明顯的酸性(pH=3～4)，不能與細胞懸液和活性分子直接混合原位成凝膠，即很難實現細胞包埋在RADA 16-I水凝膠中進行三維生長。

目前關于細胞培養的報道仍是采用先制備水凝膠然后在其表面種植細胞的二維培養模式，不能實現真正的三維細胞培養。而將該材料直接注射體內修復損傷和用于止血時較低的pH會對宿主組織造成損害。自1993年首次報道該材料以來，人們對RADA16-I進行了大量的研究，但是對于其酸性的缺點仍不能有效解決。

發明內容

本發明根據目前自組裝水凝膠材料中的不足，提供了一種水凝膠材料。

本發明的另一目的在于提供上述水凝膠材料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述水凝膠材料的應用。

本發明的技術目的通過以下技術方案實現：

本發明提供了一種短肽，所述短肽序列為：（精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-丙氨酸）₄-異亮氨酸-賴氨酸-異亮氨酸-賴氨酸-異亮氨酸-賴氨酸-纈氨酸-丙氨酸-纈氨酸。

本發明同時保護包含所述短肽的水凝膠材料。

本發明所提供的水凝膠材料，是短肽先與堿液混合，再與緩沖液混合后，在中性pH條件下自組裝形成，該短肽是在RADA16-I 序列的基礎上，連接多個酸性和堿性氨基酸，然后通過非共價鍵作用結合形成具有特定功能的多肽水凝膠材料。

本發明是以低分子量自組裝短肽為基礎的水凝膠，為細胞三維生長提供空間，用于構建組織工程支架。本材料可在常溫中性pH條件下形成納米纖維水凝膠，模仿了天然細胞外基質結構，具有良好的理化性能和生物相容性，支持細胞三維生長，滿足組織工程支架的要求，而且可負載活性分子藥物，例如生長因子、短肽藥物?？蓮V泛應用于軟骨、血管、神經、皮膚等人工器官的再生和損傷的修復。