[发明专利]一种具有纤维化性能的丙烯酸接枝天然胶原蛋白及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有纤维化性能的丙烯酸接枝天然胶原蛋白及其制备方法。该制备方法包括：(1)用酸性溶剂溶解天然胶原，得到天然胶原溶液；(2)将步骤(1)得到的天然胶原溶液用磷酸盐缓冲溶液进行第一次透析，除去醋酸分子；(3)将溶有N‑羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯或丙烯酸酐的磷酸盐缓冲溶液滴加到步骤(2)所得溶液中，混合均匀后进行反应；(4)将步骤(3)反应后的溶液进行第二次透析、冻干后，得到具有纤维化性能的丙烯酸接枝天然胶原蛋白。本发明通过简单、温和的反应条件实现对天然胶原的丙烯酸共价键接枝；调控接枝改性天然胶原的接枝率，获得具有纤维化能力的接枝改性天然胶原。

技术领域

本发明属于医学生物技术领域，更具体地，涉及一种具有纤维化性能的丙烯酸接枝天然胶原蛋白及其制备方法。

背景技术

胶原蛋白是脊椎动物体内广泛的存在的一种结构蛋白，具有由3条肽链螺旋缠绕形成的三螺旋结构，分子链长约300nm，粒径1.5nm，分子量约30万Da。胶原蛋白因其具有的低免疫活性、生物相容性好、可生物降解等优良生物学性能而被广泛应用于生物材料领域。但是天然胶原固有的机械性能、物性、成胶能力和生物稳定性仍不能完全满足实践应用的性能需求。而与此同时，飞速发展的临床医学、组织工程和医学美容等领域对胶原基材料的性能指标和功能多样化提出了更高要求。因此，通过胶原结构和功能改性不断提升其性能成为胶原材料领域发展的必由之路。近年来，该领域的热点研究集中在以下几个方向：(1)交联改性，利用简单的化学反应(酰胺化、醛类交联)或物理手段(紫外、高温、辐照)实现胶原分子内或分子间的共价键结合，虽可提高胶原基材料的力学性能和生物稳定性，但难以实现材料构造和性能的多样化。(2)直接共混改性，将天然胶原与其它功能性组分掺杂，在提高胶原材料自身性能的同时赋予其额外的新颖功能，从而实现胶原产品功能的多样化。尽管共混改性具有诸多优点，但在共混模式下，胶原和聚合物之间的非共价键结合方式并不牢固，且二者在物性、成胶性能等方面往往存在较大差异，导致该类产品在实践应用中会因相分离现象而影响产品效果。(3)侧链接枝改性，通过共价键将不同的分子接枝到胶原侧链活性基团(氨基、羧基等)上，在提高胶原材料自身性能的同时赋予其接枝分子的独特性质，且牢固稳定的共价键连接方式有效避免了相分离问题。然而，现有侧链接枝改性过程中往往会因反应条件苛刻，如高温、强酸碱等，导致胶原三螺旋结构被破坏，或者因接枝率过高导致胶原失去纤维化能力，从而使得接枝改性胶原的性能不能令人满意。

胶原在生物医学材料领域具有广泛的应用前景，但是作为蛋白质，其机械性能较差，功能多样性缺失，因此优化接枝改性方法，提升胶原的机械性能和功能多样化具有极大的实际意义。而现有胶原改性技术仍存在诸多不足之处，特别是接枝改性操作往往导致胶原丧失纤维化能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种温和、简便、有效的具有纤维化能力的丙烯酸接枝改性天然胶原的制备方法，这种方法能在保持天然胶原纤维化性能的基础上，在天然胶原侧链氨基上共价键接枝丙烯酸基团，实现接枝改性天然胶原之间、接枝改性天然胶原和其他可反应高分子材料之间的交联，从而有效提升接枝改性天然胶原基材料的生物学性能。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种具有纤维化性能的丙烯酸接枝天然胶原蛋白的制备方法，该制备方法包括：

(1)用酸性溶剂溶解天然胶原，得到天然胶原溶液；

(2)将步骤(1)得到的天然胶原溶液用磷酸盐缓冲溶液进行第一次透析，除去醋酸分子；

(3)将溶有N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯或丙烯酸酐的磷酸盐缓冲溶液滴加到步骤(2)所得溶液中，混合均匀后进行反应；

(4)将步骤(3)反应后的溶液进行第二次透析、冷冻干燥后，得到具有纤维化性能的丙烯酸接枝天然胶原蛋白。

作为本发明优选的实施方式，步骤(1)中，所述酸性溶剂为醋酸水溶液或盐酸水溶液；所述酸性溶剂中酸的浓度为0.1～1mol/L。