[发明专利]一种PHBV聚合物、制备方法及利用PHBV聚合物制作的止血材料

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其涉及一种PHBV聚合物、制备方法及利用PHBV聚合物制作的止血材料。

背景技术

聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是一类由羟基脂肪酸作为单体组成的生物聚酯，由多种细菌和某些嗜盐古菌在营养条件不均衡时产生。PHA在胞内以疏水性的颗粒存在,主要作为胞内碳源、能源及还原力的贮藏性物质。PHA具有与传统的石油化工塑料相似的材料学性质，但可由再生的碳源合成，并且可完全降解进入自然界的生态循环，因此被认为是一种“绿色塑料”。作为一种生物可降解塑料，PHA具有从刚性材料到弹性体的性能，可应用于各种包装材料和日常消费用塑料制品以及纺织纤维等等。特别是在医疗领域，PHA具有的良好的生物相容性及生物可降解性，使其在细胞组织工程领域有很大的应用潜力。

研究发现组成PHA的单体已超过150种，包括直链、支链、饱和、不饱和及芳香族的各种羟基脂肪酸，因此PHA的种类繁多。目前，研究最多的短链PHA包括聚羟基丁酸酯(PHB)和聚羟基丁酸羟基戊酸酯(PHBV)，且已实现了工业化生产。PHB性脆，断裂伸长率很低，且在加热温度高于熔点(180℃)10℃时，就会分解，从而增加了PHB的后处理加工的难度，这些缺点大大限制了它的应用范围。PHBV由两种单体[3-羟基丁酸(3HB)，3-羟基戊酸(3HV)]共聚而成。3-羟基戊酸单体的掺入使PHBV的结晶结构明显改变，带来硬度下降、强度下降、熔点下降，但分解温度却没有下降，而且随着3HV的加入，结晶的晶体规整性下降且呈现不同的结晶形态，这对PHBV性能都有改进作用。

共聚物中单体种类的不同以及其比例的不同，给PHA结构变化带来了无限可能，赋予了PHA性能的多样化。此外，PHA主链的微结构也是影响其材料学性能的一大因素。目前常见的高分子聚合物的微结构有三种：无规则共聚物，嵌段共聚物，均聚物(由同一种单体聚合而成，如PHB)。无规则共聚物和嵌段共聚物至少有两种单体组成。组成无规则共聚物的单体随机分布在主链中；组成嵌段共聚物的单体在PHA主链中形成较长的链段，不同单体的链段交替共价连接在一起。嵌段聚合物将多种聚合物的优良性质结合在一起，得到性能比较优越的功能聚合物材料。组成PHBV的单体(3HB和3HV)的比例及其微结构的多样性(3HB及3HV的聚合方式)带来了其材料学性能的多样性。细菌中合成的PHBV主要是以无规则共聚的方式存在。真养产碱菌利用果糖和戊酸为共同碳源，可以合成PHB-b-PHBV聚合物，一种含有PHB链段和无规则共聚PHBV链段的聚合物，该聚合物具有比相同3HV含量的无规共聚物更加优良的材料学性能。

极端嗜盐古菌是一类在高盐环境中生长的极端微生物，多数菌株能够在碳源过量的情况下合成PHB或者PHBV。其中，地中海富盐菌是高效合成PHBV的菌株之一，它作为PHBV的生产菌株具有如下优点：胞外的高渗环境可简化灭菌甚至省略灭菌，极大的节省了蒸汽等热源；菌体在清水中非常容易裂解，从而使PHBV提取安全、简便；其生长速率较其他极端嗜盐古菌快，可以利用淀粉、乳清等多种非相关廉价碳源合成PHBV。

申请号为201210181052.4的中国发明专利申请公开了一种高效利用碳源生成PHBV的重组极端嗜盐古菌。该重组极端嗜盐古菌是将地中海富盐菌Haloferax mediterranei基因组中的胞外多糖合成基因簇表达的至少一种蛋白功能缺失，获得了胞外多糖合成功能缺失的工程菌H.mediterranei ES1。该基因工程菌较野生菌株更高效的利用葡萄糖，淀粉和乳清等多种碳源，在相同条件下PHBV产量提高了20％左右。同时解决了胞外多糖积累造成的培养液变粘、起泡和溶氧下降等问题。该菌合成的PHBV中3HV单体含量为10mol％左右，3HB和3HV的聚合方式为无规则共聚。因此实现该菌合成新型微结构和材料性能优化的PHBV，对拓宽其应用领域是必需的。

目前，已有很多PHAs在组成工程应用的报道，如心脏阀门、心血管修补材料和移植材料等。在外科创伤及手术急救中，伤口出血是常见问题，若不能及时有效止血，将会导致血液流失，对身体健康带来损害，严重时会危及生命。同时，血液中营养丰富，出血会增加伤口感染机会，从而带来健康风险。传统的止血材料如止血纱布，绷带等有一定的局限性，存在止血时间长、易与伤口粘连等问题。伤口的凝血过程，主要包括小血管的收缩，血小板的激活和凝血系统的启动。目前所用的具有促进凝血的止血材料，主要原理是：材料与血液接触时，血浆蛋白在材料上聚集，之后引起血小板在材料上聚集，血小板的聚集本身具有一定的止血功能，同时血小板释放一些促凝血因子，加速凝血的过程。