[发明专利]一种基于光裂解蛋白机械性能可调控的水凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于光裂解蛋白机械性能可调控的水凝胶，其特征在于：所述的基于光裂解蛋白机械性能可调控的水凝胶由基于光裂解蛋白机械性能变弱的水凝胶和基于光裂解蛋白机械性能变强的水凝胶组成；

所述的光照后机械性能变弱的水凝胶由蛋白Pho-Weak与多臂亲水高分子组成，多臂亲水高分子为4臂-马来酰亚胺-聚乙二醇，所述的蛋白Pho-Weak和4臂-马来酰亚胺-聚乙二醇的摩尔比为2:1；

所述的光照后机械性能变强的水凝胶由蛋白Pho-Strong与多臂亲水高分子组成，多臂亲水高分子为4臂-马来酰亚胺-聚乙二醇，所述的蛋白Pho-Strong和4臂-马来酰亚胺-聚乙二醇的摩尔比为1:2；

蛋白Pho-Weak在野生型光可裂解蛋白PhoCl的氨基酸序列基础上将第54位的脯氨酸变为半胱氨酸，在整个氨基酸序列末端添加片段GGGRSGGC，将蛋白Pho-Weak的基因片段通过限制性内切酶处理克隆到pQE80L载体中，所得质粒转入大肠杆菌BL21感受态细胞表达蛋白并将所得蛋白纯化；

蛋白Pho-Strong在野生型光可裂解蛋白PhoCl的氨基酸序列基础上将第39位的天冬氨酸变为半胱氨酸、将第54位的脯氨酸变为半胱氨酸，将蛋白Pho-Strong的基因片段通过限制性内切酶处理克隆到pQE80L载体中，所得质粒转入大肠杆菌BL21感受态细胞表达蛋白并将所得蛋白纯化。

2.权利要求1所述的基于光裂解蛋白机械性能可调控的水凝胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)首先蛋白构建方面，对原有的野生型光可裂解蛋白序列进行位点突变以及序列添加，保证蛋白能够正常折叠及表达的同时使其具有在光照前后能够具有不同交联位点的能力；其中，蛋白Pho-Weak在野生型光可裂解蛋白PhoCl的氨基酸序列基础上将第54位的脯氨酸变为半胱氨酸，在整个氨基酸序列末端添加片段GGGRSGGC，将蛋白Pho-Weak的基因片段通过限制性内切酶处理克隆到pQE80L载体中，所得质粒转入大肠杆菌BL21感受态细胞表达蛋白并将所得蛋白纯化；蛋白Pho-Strong在野生型光可裂解蛋白PhoCl的氨基酸序列基础上将第39位的天冬氨酸变为半胱氨酸、将第54位的脯氨酸变为半胱氨酸，将蛋白Pho-Strong的基因片段通过限制性内切酶处理克隆到pQE80L载体中，所得质粒转入大肠杆菌BL21感受态细胞表达蛋白并将所得蛋白纯化；

(2)其次在制胶配比上，通过控制多臂亲水高分子与蛋白交联官能团的摩尔比来控制整个水凝胶里面能够形成的胶连点数量，所述的多臂亲水高分子为4臂-马来酰亚胺-聚乙二醇，最后机械性能宏观调控上，通过光照强度及时间的控制来调控整个水凝胶模量的变化程度，

蛋白Pho-Weak和4臂-马来酰亚胺-聚乙二醇以摩尔比为2:1混合制得光照后机械性能变弱的水凝胶；蛋白Pho-Strong和4臂-马来酰亚胺-聚乙二醇以摩尔比为1:2混合制得光照后机械性能变强的水凝胶，

两种水凝胶按比例混合后在黑暗条件下，室温放置2小时以上，制得基于光裂解蛋白机械性能可调控的水凝胶。

3.权利要求2所述的方法制备的基于光裂解蛋白机械性能可调控的水凝胶在细胞培养、迁移和释放方面的制剂中的应用。

4.权利要求2所述的方法制备的基于光裂解蛋白机械性能可调控的水凝胶在间充质干细胞诱导分化方面的制剂中的应用。

5.权利要求2所述的方法制备的基于光裂解蛋白机械性能可调控的水凝胶在类器官生长方面的制剂中的应用。

6.权利要求2所述的方法制备的基于光裂解蛋白机械性能可调控的水凝胶在药物释放方面的制剂中的应用。

7.权利要求2所述的方法制备的基于光裂解蛋白机械性能可调控的水凝胶在应用于力学性质图案化方面的制剂中的应用。