[發明專利]一種絲素蛋白-明膠雙交聯水凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 201810822707.9
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109251323A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 曹曉東;徐晟
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/24;C08L89/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

本發明公開了一種絲素蛋白?明膠雙交聯水凝膠及其制備方法。該方法包括如下步驟：（1）制備酪胺根接枝改性的明膠；（2）制備絲素蛋白溶液；（3）熱可逆絲素蛋白/酪胺改性明膠水凝膠的制備；（4）絲素蛋白?明膠雙交聯水凝膠的制備。本發明方法工藝簡單，制備的雙交聯絲素蛋白?明膠復合水凝膠相對于單獨的明膠或絲素蛋白水凝膠，具有更強的力學性能，兼具了兩者的優點，彌補了單純明膠或絲素蛋白水凝膠存在的缺陷，形成生物相容性和力學性能優異的水凝膠，在組織工程血管化領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及生物醫用材料技術領域，特別涉及一種絲素蛋白-明膠雙交聯水凝膠及其制備方法。

背景技術

水凝膠是一種類含水量較高的軟材料，由親水性聚合物與水結合形成的三維網絡構成，與人體軟組織的組分、結構極為相似，已經作為組織工程修復材料被廣泛研究，其應用領域包括藥物緩釋、軟骨、血管、肌肉以及神經等軟組織修復。但目前用于組織修復的凝膠產品仍面臨許多問題，包括力學強度較差、生物相容性、體內降解速率與新生組織再生速率不匹配等。

明膠是由膠原蛋白降解獲得的一種親水性天然高分子材料，其分子鏈上具有可供細胞粘附的RGD片段，并且其水溶液具有低溫成膠，高溫溶膠的溫敏特性。通過利用明膠分子鏈上的氨基或羧基官能團進行接枝改性，可以賦予明膠多種交聯機理，從而避免明膠水凝膠在體內應用時發生溶膠。通過活化明膠分子鏈上的羧基，使其與酪胺上的氨基進行酰胺化反應，可以獲得接枝酪胺根的改性明膠。在辣根過氧化物酶與雙氧水的協同作用下，改性明膠中酪胺根中的苯酚基團之間可以發生共價交聯，并迅速成膠(Biomaterials , 30(2009) 3371–3377）。但單純的明膠水凝膠普遍存在力學性能差、體內降解時間短等問題。

絲素蛋白是從蠶絲中提取出來的天然高分子，其分子鏈可以自發或在外界條件促進下向β-sheet結晶構象轉變，形成物理交聯水凝膠。通過調控β-sheet構象轉變可以獲得兼具優異的力學性能和可控降解性能的水凝膠；同時，絲素蛋白分子鏈上含有5%的酪氨酸殘基，其上的苯酚基團也可以在辣根過氧化物酶與雙氧水的協同作用下發生共價交聯成膠。但是目前絲素蛋白分子鏈上沒有已知的細胞粘附位點，不利于細胞在其上的遷移、粘附和生長。

因此如何結合絲素蛋白與明膠兩種天然蛋白高分子，使其兼具較好的力學性能、生物相容性以及降解性能，將有利于更好地利用這兩種材料應用到組織工程修復領域。此外，如何設計一定形狀的水凝膠，如空心管狀水凝膠，也將有助于其拓寬在特定組織修復領域研究如血管組織、藥物釋放等中的應用。然而目前空心結構水凝膠的制備過程較為復雜，可能涉及到復雜模具的制備，這些因素均限制了其應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種絲素蛋白-明膠雙交聯水凝膠。本發明的絲素蛋白-明膠雙交聯水凝膠克服了明膠以及絲素蛋白水凝膠單獨作為水凝膠存在的不足，并利用明膠的溫敏性和雙氧水滲透酶交聯方式制備空心的水凝膠，包括一般測試用的絲素蛋白-明膠雙交聯水凝膠或管狀的絲素蛋白-明膠雙交聯水凝膠，拓寬了其在生物醫學材料中的應用范圍。

本發明的目的還在于提供制備所述的一種絲素蛋白-明膠雙交聯水凝膠的方法。該方法首先對明膠進行酪胺根接枝改性，將改性的明膠溶于絲素蛋白溶液中，加入辣根過氧化物酶混合均勻并倒入圓柱形模具中低溫凝膠化，然后浸泡在低濃度雙氧水中，引發絲素蛋白與明膠分子間的共價交聯，酶交聯完成后浸泡于醇溶液中，促進絲素蛋白構象轉變形成物理交聯，再用去離子水洗滌浸泡，獲得絲素蛋白-明膠雙交聯水凝膠；或者，酶交聯完成后取出并切除兩端，然后放入熱水中熱溶出處理，再進一步浸泡于醇溶液，促進絲素蛋白構象轉變形成物理交聯，進一步加強水凝膠，最終獲得雙交聯的管狀水凝膠。

本發明的目的通過如下技術方案實現。

一種絲素蛋白-明膠雙交聯水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備酪胺根接枝改性的明膠