[發(fā)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(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310044571.4
• 申請日: 2023-01-30
• 公開（公告）號: CN116041727A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭可;李花瓊;蘇婉婷;陳林杰
• 申請（專利權(quán)）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(wù)所 11569
• 代理人: 霍苗

本發(fā)明屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)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(yīng)用。本發(fā)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(tuán)和角蛋白的氨基基團(tuán)發(fā)生親核加成反應(yīng)得到，所述異氰酸酯還含有碳碳雙鍵基團(tuán)；所述碳碳雙鍵的修飾率≥30％。本發(fā)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(lián)催化體系引發(fā)雙鍵的自由基聚合交聯(lián)形成水凝膠，從而實現(xiàn)可注射性，且力學(xué)強(qiáng)度好，能夠?qū)崿F(xiàn)力學(xué)支撐作用。本發(fā)明提供的可注射水凝膠包裹骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體制得的復(fù)合水凝膠對椎間盤退變表現(xiàn)出良好的治療效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)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(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著人均壽命的顯著提高，下腰痛和頸痛在全球范圍內(nèi)的發(fā)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(yán)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(shù)治療，但仍存在一些局限，如保守治療無法阻止椎間盤進(jìn)一步退變，手術(shù)治療侵入性大且易復(fù)發(fā)等。因此，旨在控制或逆轉(zhuǎn)IVDD病情進(jìn)展的椎間盤再生修復(fù)療法近年來得到廣泛研究，其中同時具有結(jié)構(gòu)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(xué)支撐和藥物緩釋作用。塑料假體具有結(jié)構(gòu)疏松、力學(xué)強(qiáng)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(fù)。水凝膠材料則克服了上述缺點，不僅親水保水能力強(qiáng)，其力學(xué)強(qiáng)度也可通過化學(xué)修飾進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，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(xì)胞外基質(zhì)的蛋白質(zhì)、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(zhì)酸、絲素蛋白、海藻酸鈉等。合成水凝膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)主要是化學(xué)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(jié)構(gòu)明確、力學(xué)強(qiáng)度可調(diào)、功能可調(diào)的優(yōu)點。半合成水凝膠是由合成分子與天然來源分子通過化學(xué)鍵合修飾而成，能將天然分子的優(yōu)良生物相容性與合成分子的功能可調(diào)性有效結(jié)合，從而利于組織修復(fù)。

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(yīng)用還不充分，無法同時實現(xiàn)可注射、可降解和高生物相容性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)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(yīng)用。本發(fā)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(lián)催化體系復(fù)配能夠引發(fā)雙鍵自由基聚合交聯(lián)形成水凝膠，實現(xiàn)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(jìn)一步包裹骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體獲得的復(fù)合水凝膠材料具有良好的IVDD治療效果。

針對前述材料設(shè)計，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)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(tuán)和角蛋白的氨基基團(tuán)發(fā)生親核加成反應(yīng)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(yōu)選的，所述角蛋白為人發(fā)角蛋白；

所述異氰酸酯包括甲基丙烯酸異氰基乙酯(IEM)。

本發(fā)明提供了上述技術(shù)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(jī)溶劑和異氰酸酯混合，加熱進(jìn)行親核加成反應(yīng)，得到所述碳碳雙鍵修飾化角蛋白。

優(yōu)選的，所述親核加成反應(yīng)的溫度為60～70℃，所述親核加成反應(yīng)的保溫時間為16～18h。