[發明專利]碳碳雙鍵修飾化角蛋白可注射水凝膠的合成制備方法及應用

在審

• 申請號: 202310044571.4
• 申請日: 2023-01-30
• 公開（公告）號: CN116041727A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 彭可;李花瓊;蘇婉婷;陳林杰
• 申請（專利權）人: 國科溫州研究院（溫州生物材料與工程研究所）
• 主分類號: C08H1/00
• 分類號: C08H1/00;A61L27/44;A61L27/38;A61L27/52
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 霍苗

本發明屬于生物材料技術領域，具體涉及碳碳雙鍵修飾化角蛋白可注射水凝膠的合成制備方法及應用。本發明提供的碳碳雙鍵修飾化角蛋白由異氰酸酯的異氰酸酯基團和角蛋白的氨基基團發生親核加成反應得到，所述異氰酸酯還含有碳碳雙鍵基團；所述碳碳雙鍵的修飾率≥30％。本發明所述的碳碳雙鍵修飾化角蛋白不僅具有良好的生物相容性和可降解性，而且能夠通過葡萄糖/葡萄糖氧化酶/辣根過氧化物酶/乙酰丙酮/N?乙烯吡咯烷酮酶級聯催化體系引發雙鍵的自由基聚合交聯形成水凝膠，從而實現可注射性，且力學強度好，能夠實現力學支撐作用。本發明提供的可注射水凝膠包裹骨髓間充質干細胞外泌體制得的復合水凝膠對椎間盤退變表現出良好的治療效果。

技術領域

本發明屬于生物材料技術領域，具體涉及一種可用于椎間盤退變治療的碳碳雙鍵修飾化角蛋白可注射水凝膠的合成制備方法及應用。

背景技術

隨著人均壽命的顯著提高，下腰痛和頸痛在全球范圍內的發生率也隨之大幅增長，影像資料表明這些腰頸痛患者普遍患有椎間盤退行性病變，嚴重降低了患者的生活水平。目前，臨床上治療椎間盤退變(簡稱IVDD)的方法主要分為藥物保守治療和手術治療，但仍存在一些局限，如保守治療無法阻止椎間盤進一步退變，手術治療侵入性大且易復發等。因此，旨在控制或逆轉IVDD病情進展的椎間盤再生修復療法近年來得到廣泛研究，其中同時具有結構支撐功能和緩釋能力的生物支架材料成為研究熱點。

用于治療IVDD的生物支架材料主要為塑料假體和水凝膠材料，其功能是起到對退變椎間盤的力學支撐和藥物緩釋作用。塑料假體具有結構疏松、力學強度好、容易合成的特點，但其本身生物相容性不佳且缺乏親水保水能力，因此不利于IVDD修復。水凝膠材料則克服了上述缺點，不僅親水保水能力強，其力學強度也可通過化學修飾進行有效調節，是一種極具潛力的IVDD生物支架材料。

水凝膠材料可分成天然、合成和半合成的三種。天然水凝膠來源于生物細胞外基質的蛋白質、多糖等成分，往往具有較好的生物相容性和特定的生物功能，包括殼聚糖、透明質酸、絲素蛋白、海藻酸鈉等。合成水凝膠的交聯網絡主要是化學合成的長鏈分子，包括聚乙二醇、聚異丙基丙烯酰胺高分子等。它們具有結構明確、力學強度可調、功能可調的優點。半合成水凝膠是由合成分子與天然來源分子通過化學鍵合修飾而成，能將天然分子的優良生物相容性與合成分子的功能可調性有效結合，從而利于組織修復。

盡管半合成水凝膠具備臨床治療潛力，但其在IVDD治療方面的應用還不充分，無法同時實現可注射、可降解和高生物相容性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可用于椎間盤退變治療的碳碳雙鍵修飾化角蛋白可注射水凝膠的合成制備方法及應用。本發明提供的碳碳雙鍵修飾化角蛋白具有良好的生物相容性和可降解性，通過酶級聯催化體系復配能夠引發雙鍵自由基聚合交聯形成水凝膠，實現可注射性，從而保證了水凝膠材料同時具有可注射、可降解和高生物相容性的特點。進一步包裹骨髓間充質干細胞外泌體獲得的復合水凝膠材料具有良好的IVDD治療效果。

針對前述材料設計，本發明提供如下技術方案：

本發明提供了一種碳碳雙鍵修飾化角蛋白，所述碳碳雙鍵修飾化角蛋白由異氰酸酯的異氰酸酯基團和角蛋白的氨基基團發生親核加成反應得到，所述異氰酸酯還含有碳碳雙鍵；

所述碳碳雙鍵修飾化角蛋白的碳碳雙鍵修飾率≥30％。

優選的，所述角蛋白為人發角蛋白；

所述異氰酸酯包括甲基丙烯酸異氰基乙酯(IEM)。

本發明提供了上述技術方案所述碳碳雙鍵修飾化角蛋白的制備方法，包括以下步驟：

將所述角蛋白、有機溶劑和異氰酸酯混合，加熱進行親核加成反應，得到所述碳碳雙鍵修飾化角蛋白。

優選的，所述親核加成反應的溫度為60～70℃，所述親核加成反應的保溫時間為16～18h。