[发明专利]温度刺激响应型胶原蛋白互穿网络凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及温度刺激响应型胶原蛋白互穿网络凝胶及其制备方法。本发明选择将含有赖氨酸残基的天然胶原蛋白与侧链带有氨基的PG1‑co‑PAEMA共聚物在水溶液中共混，选择戊二醛作为交联剂制备了一种基于动态键联的温度刺激响应型胶原蛋白/PG1‑co‑PAEMA互穿网络凝胶。在赋予胶原蛋白温敏特性的同时，借助于胶原蛋白的刚性网络对PG1‑co‑PAEMA共聚物网络起到增强作用，两者实现优势互补。当成胶温度低于溶液的冰点（‑22℃），IPN流变力学强度介于两个单网络之间；当成胶温度高于相变温度以上（37℃），IPN的流变力学强度高于两个单网络。IPN水凝胶的流变力学性能、温敏体积收缩性能、微观孔洞等可以通过改变成胶温度进行调控，这也为其在组织修复、药物控释等生物领域的应用开辟了道路。

技术领域

本发明涉及一种温度刺激响应型胶原蛋白互穿网络凝胶及其制备方法。

背景技术

胶原蛋白（Collagen）是人体含量特别丰富的一种蛋白质多肽，其种类超过28种，约占蛋白质总量的25%，广泛存在于皮肤、骨骼、韧带及细胞外基质中，为各种生物组织提供结构稳定性。胶原蛋白的重复结构单元为Gly-X-Y，X通常指脯氨酸，Y通常指羟脯氨酸。每条多肽链采取的构象为PPⅡ左手螺旋，然后与另外两条多肽链相互紧密缠绕形成右手超螺旋结构（简称三螺旋结构）。三螺旋结构是通过范德华力、氢键相互作用得以稳定，并且可以继续组装为纳米纤维、微纤维、纤维等。最典型的重复序列单元是由Pro-Hyp-Gly(脯氨酸-羟脯氨酸-甘氨酸)组成，其结构如下所示。

近年来，关于温度刺激响应型互穿网络凝胶的制备受到了广泛的关注。EcaterinaStela Dragan(Ecaterina Stela Dragan, Ana Irina Cocarta, ACS Appl. Mater.Interfaces., 2016, 8, 12018-12030.)制备了一种具有大孔洞且迅速响应的互穿网络凝胶,其中第一层网络由N,N’-亚甲基双丙烯酰胺交联的聚（N，N-二甲氨基乙酯）网络构成，第二层网络由N,N’-亚甲基双丙烯酰胺交联的聚（丙烯酰胺）网络构成。并且研究了N,N-二甲氨基乙酯单体浓度、pH值、离子浓度等因素对单双网络凝胶EWC、WU_eq、相变温度以及双氯芬酸钠释放的影响。

前期关于温度刺激响应型胶原蛋白凝胶的工作大都基于模拟肽胶原蛋白凝胶（CMPs）展开，CMPs具有以下特点：⑴尺寸比较小，通常包括15-40个氨基酸残基，长度大约为10nm；⑵具有特定的Gly-X-Y序列，氨基酸种类及数量一定；⑶三螺旋结构可以随着温度变化发生可逆的解螺旋。Stahl PJ（Stahl PJ, Romano NH, Wirtz D, Yu SM,Biomacromolecules, 2010, 11, 2336-44.）通过将NHS封端的4-臂星形PEG与末端为单活性胺与二活性胺的CMPs连接到一起，制备了PEG-CMP三维水凝胶。由于CMPs具有可逆的解螺旋行为，当温度升高到解螺旋温度以上，CMPs的三螺旋就会解开，当温度降低到解螺旋温度以下，不同链之间又会形成新的三螺旋结构，因此不同的链之间会由于物理交联而形成水凝胶。

目前关于温度刺激响应型天然胶原蛋白凝胶的报道比较少。天然胶原蛋白与CMPs相比具有良好的生物相容性、可降解性及细胞黏附性，但是天然胶原蛋白同时存在分子量较大、氨基酸种类及含量不确定，分子间氢键作用较强，溶解性较差，三螺旋结构随着温度变化不具有可逆性等缺陷。因此利用传统改性CMPs的方式很难实现温度刺激响应型天然胶原蛋白凝胶的制备。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的问题提供一种温度刺激响应型胶原蛋白互穿网络凝胶。

本发明的目的之二在于提供该凝胶的制备方法。