[发明专利]可生物降解的载有血红蛋白的聚肽囊泡及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及可生物降解载有血红蛋白的聚肽囊泡及其制备方法，特别是血红蛋白的可生物降解的两亲性嵌段共聚肽囊泡及其制备方法，属于生物医用材料领域。 

背景技术

输血对于临床手术、抗灾和战场救护是不可缺少的医疗手段。靠人献血不仅面临血源短缺问题，而且由于血型复杂，输血必须进行严格的配型，同时血液要低温储存，保存期短，运输不便，更为严重的是肝炎、艾滋病等病毒的污染使输血安全受到威胁。近年来，血液需求量不断增高，而安全有效的血源却日益紧缺。因此，近几十年来血液代用品一直是国际科学界和企业界关注的研究开发热点。血液代用品，是指具有血红细胞功能的人工制剂。理想的血液代用品应当具有天然红细胞的传递氧功能、生物相容性、安全性和稳定性。即：1)具有较高的携氧能力，氧分压在正常生理范围内，能有效向组织供氧；2)与血液所有组分具有良好的生物相容性；3)能维持血液渗透压、酸碱平衡、粘稠度和血容量；4)无免疫原性(无致敏原性)、无血液病原微生物污染、无热源；5)体内循环半寿期在24h以上，在正常灌注条件下不产生肾毒性等副作用；6)在低温条件下，产品保质期大于6个月；7)具有预期的可清除性。 

研究血液代用品的关键是如何取得血液中红细胞的输送氧的功能。由于红细胞中的血红蛋白具有高效的载氧能力和维持胶体渗透压的功能，当前各国都将研制基于血红蛋白的携氧剂作为血液代用品研究开发的主攻方向。血红蛋白是一个四聚体，由四个亚基(2个α链，2个β链)组成，整 个分子外形像一个四面体，呈C2点群对称。血红素辅基位于分子表面的孔穴内，每个亚基一个。四个氧的结合部位彼此保持一定的距离，两个最近的铁原子之间距离为2.5nm。四个亚基凹凸互补，形成一个长宽高分别为6.4nm、5.5nm、5nm的四面体(结构见图2)。但未经修饰的血红蛋白不能作为血液代用品，因为游离的血红蛋白分子容易经由血管壁渗出，也容易与血管内皮细胞的松弛因子NO相吸附，引起血管收缩，造成血压增高、代谢异常以及轻度的神经性副作用。基于血红蛋白的血液代用品的发展过程分为三代。第一代是用小分子修饰血红蛋白。第二代为血红蛋白分子与超氧化物歧化酶等红细胞内的酶交联形成的偶联物。这两种经过修饰的血红蛋白以单个的血红蛋白分子为基本单元，因而无法避免单纯血红蛋白的缺点，输入体内后往往造成血液渗透压升高和大量高铁血红蛋白的形成，还可能与NO结合造成血管收缩、血压升高，循环半衰期也太短(10～20h)。从90年代初期到现在，研究者们致力于第三代红血球代用品的开发，它们与第一代和第二代明显的区别是在携氧单元外面用膜包覆，使之更加接近红细胞的实际结构，避免携氧单元与免疫系统直接接触，这种体系被称作HbV(Hemeglobin Vehicle)。用于HbV的膜材目前主要是脂质体和白蛋白，其中又以脂质体的研究最多。近年来，用生物降解聚合物作为HbV膜材的研究受到了越来越多的重视。与脂质体相比，生物降解聚合物有着独特的优点。首先，聚合物具生物可降解性，在完成输氧任务后，最终可降解为对人体无害的水和CO₂排出体外；其次，聚合物的结构容易控制，可以通过控制聚合物的结构来调控HbV的大小和聚集方式等；最后，聚合物在强度上也优于磷脂膜，所以在相同条件下聚合物膜材的用量要少于磷脂膜。白蛋白也是一种可生物降解的材料，但作为一种天然蛋白质，它的免疫原性和排异反应难以解决。最近申请的中国专利(申请号200810050914.3，“一种生物降解的键合了血红蛋白分子的纳米粒子及制法”)披露了一种以聚乙二醇-聚碳酸酯-聚乳酸为载体的红血球替代物，其中的血红蛋白分子化学键合在聚碳酸酯嵌段上，因而在水体系中以纳米胶束的形式存在，血红蛋白处于胶束的亲水外壳和疏水内核之间，虽然有携氧功能，但在整体构造上同血红蛋白仍有一定差距。

发明内容

本发明利用聚赖氨酸和聚苯丙氨酸的两嵌段共聚肽囊泡来包裹血红蛋白，试图将血红蛋白包裹在囊泡之中，以求在整体结构上更接近于人体的血红细胞。 

本发明目的之一是提供可生物降解载有血红蛋白的聚肽囊泡。其为一种载有血红蛋白的可生物降解的两亲性嵌段共聚肽囊泡。如附图1所示，该囊泡的内部水相中含有CO保护的血红蛋白，囊泡的壁由可生物降解的聚赖氨酸-聚苯丙氨酸两嵌段共聚肽构成；其中聚赖氨酸段的分子量在5000～10000范围，聚苯丙氨酸段的分子量在800～2000范围，囊泡的直径大小在0.5～10μm范围，血红蛋白在囊泡中的质量百分数为10～50％。 

本发明的另一目的是提供这种载有血红蛋白的可生物降解的两亲性嵌段共聚肽囊泡的制备方法，包括以下步骤：