[发明专利]一种基于葡萄糖氧化酶/氨基酸金属配合物催化制备的酶复合体水凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种串联酶复合体水凝胶，具体涉及一种基于葡萄糖氧化酶/氨基酸金属配合物催化快速制备的酶复合体水凝胶及其制备方法，包括如下步骤：S1：将单体聚合体系和串联酶充分溶解于去离子水中，得到水凝胶前驱液；S2：向步骤S1得到的水凝胶前驱液中加入葡萄糖溶液，得到酶复合体水凝胶。与现有技术相比，本发明通过天然酶和模拟酶的组合使用，实现了水凝胶在伤口处的秒级凝胶化，是一种具有良好的生物安全性的可原位注射的用于促进软骨再生的酶复合体水凝胶，即使是在生理血糖浓度下也能实现秒级聚合，使该酶促水凝胶可对不规则伤口，战伤等难处理型伤口实施原位修复，具有重要意义和推广价值。

技术领域

本发明涉及一种酶复合体水凝胶，具体涉及一种基于葡萄糖氧化酶/氨基酸金属配合物催化快速制备的酶复合体水凝胶及其制备方法。

背景技术

软骨组织因不含或者含有很少有血管、淋巴，因此不具备再生能力，当软骨组织有损伤或者缺失时，其自身修复能力非常有限。众所周知，软骨组织损伤多呈不规则缺损面，传统填充材料很难与缺损部位达到很好的贴合。

广泛使用的水凝胶因其易于成型、三维亲水网络和理想的生物相容性而成为潜在的填充材料。其中，可注射水凝胶由于其独特的溶胶-凝胶转变特性和可调节的力学性能，在组织工程中具有强大的优势。事实上，组装肽的物理水凝胶、温度敏感大分子和通过温和点击反应或生物催化氧化交联的化学水凝胶也被用作此类材料的示例。

然而，上述水凝胶通常机械强度较弱，无法实现注射性。为了解决这一问题，可以采用“注射-原位凝胶”两步工艺来构建可注射的坚韧水凝胶。具体地说，设计合理的低粘度前驱体可以很容易地注入和填充不规则缺陷，然后通过高效的引发体系，前驱体进行溶胶-凝胶转变，快速形成最终的坚韧水凝胶。然而，缺乏温和的超快聚合方法仍然是水凝胶快速成型的主要瓶颈。且作为组织填充材料，其生物安全性至关重要。传统的光引发、热引发，由于引发剂的存在，不可避免的会导致一定的生物毒性，且需要外在光热设备的辅助。

发明内容

酶催化引发交联的方式则相对温和高效，操作方便，具有较好的生物安全性。同时，串联酶可以将反应体系中产生的具有一定生物毒性的产物内化为无毒的产物。相比于天然酶，模拟酶是非蛋白分子，具有比天然酶简单的分子结构但类似于天然酶的催化功能，同时还具有高选择性且廉价易储存的优点。值得注意的是，目前的串联酶体系设计中，尚未引入模拟酶这一元素。如果采用天然酶-模拟酶这样的酶组合体系，在保证催化效率和生物安全性的同时，将有利于提高实际制备过程中的可控操作性和降低制备成本。

本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种基于串联酶催化制备的酶复合体水凝胶及其制备方法，通过天然酶和模拟酶的组合使用，实现了水凝胶在伤口处的秒级凝胶化，是一种具有良好的生物安全性的可原位注射的用于促进软骨再生的酶复合体水凝胶。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明第一方面公开了一种基于葡萄糖氧化酶/氨基酸金属配合物催化快速制备的酶复合体水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

S1：将单体聚合体系和串联酶充分溶解于去离子水中，得到水凝胶前驱液；

S2：向步骤S1得到的水凝胶前驱液中加入葡萄糖溶液，反应得到所述的酶复合体水凝胶。

优选地，所述的单体聚合体系包括丙烯酰胺类单体、丙烯酸酯类单体和接枝双键的多糖单体中的一种或多种。单体聚合体系的添加量约为反应体系总重量的 5-23％。

优选地，所述的丙烯酰胺类单体包括丙烯酰胺和/或N,N-二甲基丙烯酰胺；所述的丙烯酸酯类单体包括聚乙二醇二甲基丙烯酸酯；所述的接枝双键的多糖单体为甲基丙烯酸化的多糖。

优选地，所述的甲基丙烯酸化的多糖由如下方法制备得到：将多糖充分溶解于去离子水中，调节pH后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌并透析得到所述的甲基丙烯酸化的多糖。