[发明专利]一种多聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体生长抑制剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于生物矿化领域，公开了一种多聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体生长抑制剂及其制备方法与应用。将多聚赖氨酸溶于有机溶剂中，加入在聚赖氨酸侧链接枝‑CH₃的酸酐，再加入有机碱，让混合溶液在搅拌状态下于室温反应，将反应后溶液进行透析，冻干后得到具有矿化晶体生长抑制作用的有机物。本发明制备的矿化晶体生长抑制剂可作为模拟体液的添加剂，对矿化过程的晶体生长起到抑制作用，进而调控矿化层厚度和形貌，且制备方法简单，反应条件温和，适合量产，在骨组织工程支架的改性制备方面具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于生物矿化领域，具体涉及一种多聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体生长抑制剂及其制备方法与应用。

背景技术

近20年来，人们对生物矿化的认识逐步加深，其中一个重要进展就是认识到了有机分子对无机晶体的调控作用。有机分子，如各类氨基酸、蛋白质，可通过有机－无机界面的分子识别，对骨等矿化组织的晶体形核、生长以及微结构的有序组装方式进行调控。

针对骨折、感染和先天性骨损伤等原因造成的骨缺损来说，骨组织工程支架是一大解决方案。通过骨组织支架，在受损部位逐渐形成与周围相同的骨组织，从而达到骨组织功能重建的目的。骨组织工程材料被植入人体内时，会与细胞外基质中的各种蛋白及细胞膜表面受体发生接触，需要植入体具有良好的生物活性和生物相容性。有些骨组织工程材料表面缺乏良好的生物活性促使细胞增殖和细胞外基质分泌，根据已有研究，当前的一种解决方案是通过体外生物矿化法制备出表面涂覆有HA薄膜的复合材料。体外矿化是利用模拟体液矿化出与人体矿物质类似的具有良好生物活性和骨结合能力的磷酸盐，矿化层的厚度和形貌对骨组织工程起到至关重要的作用。有研究表明，矿化层厚度会影响载药的缓释，矿化晶体尺寸会影响植入体表面与体液中蛋白质、细胞的响应。有时矿化层过厚或者晶体生长过快并不利于发挥植入体的功效，针对一些载有需快速释放的药物的植入体，其矿化层不应过厚或晶体生长过大，此时需要对矿化过程的晶体生长进行抑制。

然而在普通的模拟体液矿化制备矿化层时，其矿化层的厚度和形貌的可控性较差。董刚等人发现，当以HA或Si掺杂HA为基底材料在模拟体液中矿化时，所形成的矿化层颗粒尺寸大且分布不均一，形貌可控性较差(G.Dong et al.An in situ study of thedeposition of a calcium phosphate mineralized layer on a silicon-substitutedhydroxyapatite sensor modulated by bovine serum albumin using QCM-Dtechnology[J].Ceramics International 42(2016)18648–18656)。而本发明制备的矿化晶体生长抑制剂可以抑制矿化晶体的生长，进而调控矿化层厚度和形貌，因而本发明在骨组织工程支架的改性制备方面具有潜在的应用前景。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种多聚赖氨酸接枝改性的矿化晶体生长抑制剂及其制备方法。在多聚赖氨酸的侧链氨基(-NH₂)上，通过酰化反应接枝甲基(-CH₃)改性，得到一种对矿化过程晶体生长有一定抑制作用的有机物，可作为模拟体液的添加剂用于调控矿化层的厚度和形貌。该方法操作简单，反应条件温和，适合量产。

本发明目的通过以下技术方案实现：

上述多聚赖氨基酸接枝改性的矿化晶体生长抑制剂的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)将多聚赖氨酸加入有机溶剂中，在室温条件下，充分搅拌溶解。

(2)待多聚赖氨酸基本溶解后，向步骤(1)中溶液加入在聚赖氨酸侧链接枝-CH₃的酸酐进行酰化反应。

(3)向步骤(2)中溶液加入有机碱，用于中和反应过程中生成的酸。

(4)混合溶液在搅拌状态下，在室温下进行反应。