[發明專利]一種具有細胞粘附功能的可發光膠原多肽-鑭系金屬復合納米材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910079659.3
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN110129252B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 肖建喜;孫秀霞
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C12N5/00
• 分類號: C12N5/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 韓慧穎

本發明公開一種具有細胞粘附功能的可發光膠原多肽?鑭系金屬復合納米材料的制備方法。其包括(1)膠原多肽的設計；(2)膠原多肽的合成；(3)膠原多肽?鑭系金屬復合納米材料的制備；(4)復合納米材料的發光性質；(5)復合納米材料的細胞粘附功能。本發明采用的膠原多肽在廣泛的pH條件下，均可在鑭系金屬離子的介導下，自組裝形成和天然膠原蛋白具有類似微觀結構的納米纖維材料。該復合纖維材料，不僅具有優異的發光性質，而且表現出良好的細胞粘附功能，為仿生天然膠原的結構和功能提供了新的策略，在組織工程和再生醫用中有巨大的發展潛力。

技術領域

本發明涉及一種具有細胞粘附功能的可發光膠原多肽-鑭系金屬復合納米材料的制備方法，屬于生物納米材料制備技術領域。

背景技術

納米技術是指在0.1-100納米的尺度里，研究電子、原子和分子運動規律的特性以及對物質和材料進行處理的技術被稱為納米技術。

納米材料與生物體在尺寸上有著密切的關系。例如，構成生命要素之一的核糖核酸蛋白質復合體的線度在15-20nm之間，生物體內各種病毒的尺寸也在納米尺度范圍。納米生物醫用材料就是納米材料與生物醫用材料的交叉，將納米微粒與其他材料相復合制成各種各樣的復合材料。隨著研究的進一步深入和技術的發展,納米材料開始與許多學科相互滲透，顯示出巨大的潛在應用價值，并且已經在一些領域獲得了初步的應用。在過去幾年中，生物納米材料的理論與實驗研究已成為人們關注的焦點，特別是核酸與蛋白質的生化、生物物理、生物力學、熱力學與電磁學特征及其智能復合材料已成為生命科學與材料科學的交叉前沿。

膠原蛋白是人體中含量最豐富的蛋白質，是細胞外基質的主要組成部分。膠原蛋白具有完美的(Gly-X-Y)_n重復氨基酸序列和經典的三重螺旋結構，它在皮膚、骨骼、肌腱等結締組織中扮演著一個生物支架的關鍵角色，為哺乳動物提供機械強度和結構完整性。膠原蛋白由于其良好的生物學性能和特殊的結構特征，在再生醫學和組織工程領域得到廣泛的關注和應用。因此，膠原蛋白仿生多肽的設計，在構建新型生物功能材料方面有很多潛在的應用。

目前已經構建多種策略來制備膠原多肽納米材料，包括：半胱氨酸修飾的多肽、靜電相互作用、π-π堆積作用、陽離子-π相互作用、金屬配位作用、兩親性多肽、成核現象以及疏水作用等；制備的膠原多肽納米材料呈現微絲狀、網狀、微型管、空心球、納米盤、納米片等各種微觀結構。但是，目前的研究大多局限于仿生膠原蛋白的微觀結構，可仿生膠原蛋白功能的自組裝多肽還非常缺乏。本發明構建的膠原多肽，具有能結合細胞的功能序列，在鑭系金屬離子的介導下自組裝形成納米纖維材料，表現出良好的細胞粘附功能，在組織工程等領域具有巨大潛力。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中的不足，提出了一種具有細胞粘附功能的可發光膠原多肽-鑭系金屬復合納米材料的制備方法。特殊設計的膠原多肽在鑭系金屬離子的介導下，在廣泛的pH條件下，自組裝形成和天然膠原蛋白具有類似微觀結構和生物功能的納米纖維材料。

本發明通過以下技術手段解決上述技術問題：

本發明的本實施例的一種具有細胞粘附功能的可發光膠原多肽-鑭系金屬復合納米材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)膠原多肽的設計

設計氨基酸序列的膠原多肽，包括:設計富含(Gly-Pro-Hyp)n或(Gly-Pro-Pro)n序列，使得多肽形成三重螺旋結構；設計包含天然膠原蛋白中調控細胞粘附功能的序列；設計多肽兩端以及多肽中間的1-3個位置的氨基酸為天冬氨酸或谷氨酸，使得該位置的天冬氨酸或谷氨酸與鑭系金屬精確配位；

(2)膠原多肽的合成

將步驟(1)設計好的膠原多肽采用Fmoc固相合成法，利用手動合成儀逐步合成，合成步驟為：a、樹脂處理溶脹；b、活化氨基酸；c、縮合反應；d、α-氨基脫保護；e、延伸肽樹脂；f、切割肽樹脂；g、肽的分離純化；