[發明專利]一種可光交聯水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201710409811.0
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107043467B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 楊光;姚依茜;曹禺;李炎;李穎
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/28;C08J3/24;C08L89/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;魏峯

本發明涉及一種可光交聯水凝膠及其制備方法，所述水凝膠的基材包括角蛋白，所述角蛋白中含有多個自由巰基。制備方法包括：將角蛋白溶于緩沖溶液中，然后加入光引發劑，充分溶解后置于紫外燈下照射，形成可光交聯水凝膠。本發明的水凝膠材料成膠時間短，力學強度高，并可用于體內注射成膠，在生物醫學、組織工程及藥物輸送等方面具有廣闊的應用價值。

技術領域

本發明屬于水凝膠領域，特別涉及一種可光交聯水凝膠及其制備方法。

背景技術

水凝膠是一種能夠在水中發生溶脹并能保持大量水分而又不會溶解的親水交聯三維聚合物網絡材料。水凝膠吸水性能優越，且具有較好的對外界環境的應答性、貯存穩定性、強度及柔軟性，展現出良好的生物相容性，在生物醫學、組織工程及藥物輸送等方面具有很高的應用價值。

水凝膠的交聯方式通常有化學交聯、物理交聯、高能輻射交聯、光交聯等。光交聯方法可在常溫、常壓下數分鐘內快速成型，且反應條件溫和，過程容易控制，特別適合用于制備生物醫用材料，尤其是可注射型水凝膠材料。

角蛋白是一種廣泛存在于動物皮膚及皮膚附屬物，如毛發、蹄、殼、爪、角、鱗片等的主要結構蛋白，水溶性低。從一級結構上看，角蛋白富含半胱氨酸殘基和大量二硫鍵。以羊毛角蛋白為例，其半胱氨酸含量約占所有氨基酸總量的10-30％，并通過二硫鍵的形式構成穩定的空間立體網狀結構。此外，大量研究表明，角蛋白是一種生物相容性好且不被機體免疫排斥的優質生物材料。最為突出的是，經過對羊毛等來源的角蛋白進行氨基酸序列測定發現，其含有類細胞外基質的Arg-Gly-Asp(RGD)三肽序列，表現出良好的細胞粘附行為。目前，角蛋白已被研究用于創傷敷料、人造骨以及神經修復等方面，且有部分產品被應用于臨床。

近幾年已有研究報道角蛋白水凝膠的制備方法。這些方法有的成膠時間長，需10幾個小時或幾天時間；有的方法所得的角蛋白水凝膠力學強度低；有的方法需要借助有毒的化學交聯劑，如戊二醛等，才能形成三維交聯網絡結構。這些問題都在一定程度上制約了角蛋白水凝膠的深層次應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可光交聯水凝膠及其制備方法，該水凝膠成膠時間短，力學強度高，并可用于體內注射成膠，在生物醫學、組織工程及藥物輸送等方面具有廣闊的應用價值。

本發明的一種可光交聯水凝膠，所述水凝膠的基材包括角蛋白，所述角蛋白中含有多個自由巰基。

所述角蛋白來源于人發、羊毛、家禽羽毛、牛角或指甲等含有角蛋白的材料。

所述基材為角蛋白或與其它無機或有機材料組成的復合物。

本發明的一種可光交聯水凝膠的制備方法，包括：

將角蛋白按質量濃度5-20％溶于緩沖溶液中，然后加入占角蛋白質量5-20％的光引發劑，50℃-60℃充分溶解后置于紫外燈下照射，形成可光交聯水凝膠。

所述光引發劑為Irgacure2959。

另外加入占角蛋白質量0.5-3％的還原劑，促使角蛋白中固有的二硫鍵斷裂形成新的自由巰基，達到縮短成膠時間和提高凝膠力學強度的效果。

所述還原劑為半胱氨酸、二硫蘇糖醇、谷胱甘肽、硫醇或焦亞硫酸鈉，或者具有還原性的角蛋白或肽，或者其它具有還原性的蛋白質或肽等能夠引發二硫鍵斷裂并形成自由巰基的物質。

本發明成膠過程無需借助任何化學交聯劑，充分利用角蛋白自身豐富的自由巰基在紫外照射下形成新的二硫鍵交聯網絡結構。

本發明成膠時間短，力學強度高，生物相容性好，并適用于體內注射成膠，是一種良好的可注射型生物醫用水凝膠材料。

有益效果