[發(fā)明專利]可注射光敏水凝膠及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010138803.9
• 申請(qǐng)日: 2020-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113354835B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫飛;蔣博靜;劉曉天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港科技大學(xué)深圳研究院
• 主分類號(hào): C08J3/075
• 分類號(hào): C08J3/075;A61K9/00;A61K9/06;A61K41/00;A61K47/42;C12N5/0775;C08L89/00
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

本發(fā)明通過(guò)體CarH重組蛋白溶于含有金屬離子的Tris緩沖鹽溶液后，在發(fā)色團(tuán)無(wú)效光環(huán)境下，加入發(fā)色團(tuán)腺苷鈷胺素發(fā)生溶液?凝膠化轉(zhuǎn)變，生成可注射光敏水凝膠；本發(fā)明的水凝膠易于實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子及細(xì)胞的封裝與光控釋放，同時(shí)具有剪切稀化特性，可應(yīng)用于微創(chuàng)治療。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可注射光敏水凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

水凝膠是以高生物相容性為特點(diǎn)的柔性材料，由于其對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物優(yōu)異的透過(guò)性常應(yīng)用于藥物遞送、組織工程等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的水凝膠是靜態(tài)材料，通常由合成聚合物或天然生物分子組成。雖然能夠有效的作為分子或細(xì)胞的支架材料，但無(wú)法有效處理生物體內(nèi)的復(fù)雜信號(hào)，這極大地限制了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的深層次應(yīng)用。為解決上述問(wèn)題，亟待開(kāi)發(fā)出可響應(yīng)各種環(huán)境刺激(如溫度、pH值、電、光、磁場(chǎng)、特定生物分子等)的智能型水凝膠。

在所有的環(huán)境刺激中，光作為一種非接觸性刺激，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程及三維精準(zhǔn)調(diào)控，這使得光敏水凝膠可應(yīng)用于非侵入性藥物的可控釋放。

目前，臨床上大多使用埋植劑和微球等緩釋系統(tǒng)，它們分別有著手術(shù)創(chuàng)傷面大和載藥量少的缺點(diǎn)。可注射光敏水凝膠能夠在一定壓力下表現(xiàn)出剪切變稀性，在注射后(壓力消失)迅速恢復(fù)凝膠態(tài)，可在注射部位形成水凝膠，具有微創(chuàng)、高細(xì)胞接種效率、可用作生物活性藥物(如肽、蛋白質(zhì)和DNA)載體、有效傳遞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)至細(xì)胞等優(yōu)勢(shì)。

迄今為止，大多數(shù)光敏水凝膠通過(guò)化學(xué)方法合成含有光致變色基團(tuán)(如偶氮苯)和光致離去基團(tuán)(如鄰硝基芐醇類)的超分子得到，但其存在的細(xì)胞毒性物質(zhì)，阻礙了其作為可注射材料在組織工程及藥物遞送方面的應(yīng)用。隨著光遺傳學(xué)的迅猛發(fā)展，許多生物體內(nèi)部的光敏感性蛋白結(jié)構(gòu)域已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，可以通過(guò)合成生物學(xué)的手段將其整合入可自組裝形成分子網(wǎng)絡(luò)的蛋白結(jié)構(gòu)中，從而形成光敏感性基因工程重組蛋白水凝膠。重組蛋白水凝膠不僅在生物相容性和細(xì)胞耐受性方面優(yōu)于傳統(tǒng)的聚合物水凝膠，而且可以彌補(bǔ)天然蛋白水凝膠在調(diào)控性上的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供提供一種可注射光敏水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

混合主體分子和金屬離子緩沖溶液，使所述主體分子與所述金屬離子之間通過(guò)物理相互作用形成線性單體；

在混合液中添加主體分子發(fā)色團(tuán)聚合劑，使所述線性單體發(fā)生聚合反應(yīng)以形成所述可注射光敏水凝膠。

在本發(fā)明提供的制備方法中，所述主體分子是人工設(shè)計(jì)的重組CarH蛋白。

在本發(fā)明提供的制備方法中，所述金屬離子包括Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Co³⁺中的一種或多種，將所述金屬離子溶解在Tris緩沖溶液中以形成所述金屬離子緩沖溶液。

在本發(fā)明提供的制備方法中，所述主體分子發(fā)色團(tuán)聚合劑為腺苷鈷胺素，所述聚合反應(yīng)在發(fā)色團(tuán)無(wú)效光條件下發(fā)生。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種如上所述的制備方法制備的可注射光敏水凝膠。

在本發(fā)明提供的可注射光敏水凝膠中，所述水凝膠包含按重量計(jì)70％至99.5％的水和按重量計(jì)0.001％至0.5％的發(fā)色團(tuán)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種如上所述的可注射光敏水凝膠的細(xì)胞培養(yǎng)方法，包括以下步驟：

用溶解在金屬離子緩沖溶液的主體分子溶液重懸細(xì)胞；

在無(wú)效光照條件下，在培養(yǎng)皿中混合重懸溶液和主體分子發(fā)色團(tuán)聚合劑，形成水凝膠；

在無(wú)效光照條件下，在培養(yǎng)皿中加入細(xì)胞培養(yǎng)基覆蓋水凝膠后將培養(yǎng)皿放入培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)。