[发明专利]ε-聚赖氨酸-DOHA原位凝胶粘合材料及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种ε-聚赖氨酸-3,4-二羟苯基丙酸(DOHA)原位凝胶粘合材料及其制备方法，属于生物医用材料技术领域。

背景技术

医用生物粘合剂近十几年来得到了迅猛地发展。传统的外科手术缝合治疗操作费时，极易发生组织的炎性反应、感染、增生、破裂，甚至出现组织器官的损伤、坏死和不愈合等后果。相比于手术缝合，医用生物粘合剂的优势在于可以减少伤口的发炎、感染、缺血坏死和黏连等问题，同时医用生物粘合剂使用方便、简单，成本低廉。传统医用粘合剂如氰基丙烯酸酯粘合剂的组织有毒性及剂量致癌性以及纤维蛋白粘合剂的低粘合强度等缺陷迫切需要研究者们开发合成一种新型的具有生物相容性、生物可降解性、性能稳定、粘附性强的组织粘合剂以解决目前的实际临床需求。

近年来，人们尝试利用粘性原位凝胶作为新型生物粘合剂，常见的制备方法有光交联、酶催化交联、Schiff碱反应等。光交联方法是在光引发剂的存在下，通过可见或紫外光照射含有不饱和双键的预聚物溶液，使预聚物形成化学交联的网络（Rickett TA, Amoozgar Z, Tuchek CA, et al. Biomacromolecules 2011, 12:57-65）。虽然凝胶时间较短，但是光交联反应所必需的光引发剂常常具有细胞毒性，导致被照射部位的细胞死亡（Fedorovich NE, Oudshoorn MH,  Hennink WE, et al. Biomaterials 2009, 30:344-353）。酶催化交联方法利用含有可交联的酚羟基基团的天然或合成蛋白质/多肽，在辣根过氧化酶（HRP）和过氧化氢(H₂O₂)条件下形成化学交联网络(Park KM, Ko KS, Joung YK, et al. Journal of Materials Chemistry 2011, 21:13180-13187)。这种方法不可避免地涉及有毒小分子交联剂、H₂O₂等试剂的使用，水凝胶对基体的毒性不容忽视。Schiff碱反应由于反应条件温和、反应迅速可控，不涉及有毒小分子的加入及其他刺激性反应条件，适宜制备生物相容性较好的原位凝胶。现有的利用Schiff碱反应制备原位凝胶体系采用巯基化壳聚糖作为交联剂与葡聚糖醛反应形成交联网络，该凝胶反应迅速，具有一定的机械强度，但是凝胶粘性较差，且巯基极不稳定（Chen WL, Qadeer A, Zhang HW. Biomacromolecules 2011, 12:1428-1437）。

另一方面，受到强粘附性海洋贻贝类生物足丝分泌的粘性足丝蛋白（MAP）结构的启发，出现了商品化的生物粘合剂Cell-TAK^TM。它是BD Bioscience公司直接从M.edulis中提取生产的天然贻贝粘附蛋白，然而其提取过程复杂、昂贵，难以满足实际需求。鉴于MAP中主要起粘附作用的特殊氨基酸（3,4-二羟基苯丙氨酸，DOPA）含有大量邻苯二酚基团，又出现了贻贝类仿生原位凝胶生物粘合剂。这些仿生凝胶的原材料常采用带有酚羟基基团修饰的聚乙二醇(PEG)分子（Lih E, Lee JS, Park KM, et al. Acta Biomaterialia 2012, 8:3261-3269）或是采用含有邻苯二酚基团的单体单元聚合物（Matos-Pérez CR, White JD, Wilker JJ, et al. Journal of the American Chemical Society 2012, 134:9498-9505）。不仅原材料制备过程复杂，可能会引入有毒小分子交联剂，且凝胶降解速率缓慢。葡聚糖广泛分布于真菌、细菌以及植物体内，是构成细胞壁的主要结构多糖。葡聚糖基凝胶具有良好的生物相容性和生物可降解性。ε-聚赖氨酸能够作用于细菌的细胞壁和细胞膜系统，抑制细菌代谢，且在人体内分解为赖氨酸，可完全被人体消化吸收。ε-聚赖氨酸带有的大量正电荷可参与到细胞活动，使细胞具有吸附、繁殖，分化和促神经轴突生长的作用。