[发明专利]一种可注射多肽水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可注射多肽水凝胶的制备方法。

背景技术

近年来，基于短肽自组装形成的纳米微结构生物材料在纳米技术、表面工程和生物医药技术领域有很多应用有着较为广泛的应用。特别是离子互补型多肽，这类多肽链由交替排列的疏水和亲水氨基酸组成，具有特殊的两亲性质。特别是多肽链上亲水氨基酸呈现特殊的电荷周期性互补排列，使得这类离子补偿型多肽可以快速自组装成可控的生物纳米纤维状结构，进而可以形成含水量高达95％以上的水凝胶。这类新兴的水凝胶由于其良好的生物相容性以及可降解性，在细胞培养、组织工程、药物缓释等生物工程领域有着极其重要的应用。

但此类水凝胶在在实际应用中，受到两方面因素的制约。一方面，例如伤口愈合、组织修复等组织工程领域，由于这类水凝胶受机械破坏后需要一定的时间才能恢复，在应用中必须严格控制在使用到目标组织前的时间，实际应用受到了很大的制约。如果时间控制不好，就会大大降低其应用效果。另一方面，很多不同的应用需要水凝胶的强度也不尽相同，单纯靠提高多肽的浓度来增加水凝胶的强度则会造成成本的增加，也会带来一些负面的效应。

发明内容

本发明提供一种可注射多肽水凝胶的制备方法，所得水凝胶具有良好的生物相容性以及可降解性，同时在机械力的作用下可以变成流体，受机械破坏后可快速恢复，非常适合用注射器注射，使用方便。

所述可注射多肽水凝胶的制备方法为，通过超声震荡法助溶，将离子补偿性多肽溶于浓度为3～20mM的MX水溶液中，再由所得溶液通过自组装得到可注射多肽水凝胶，所述离子补偿性多肽链由交替排列的疏水和亲水氨基酸组成，其中亲水氨基酸呈现电荷周期性互补排列，疏水氨基酸为甲硫氨酸，所述离子补偿性多肽水溶液中，离子补偿性多肽的浓度为5～30mg/mL，所述M为Na或K，X为Cl、Br或I。一般MX选取常用的NaCl。所述超声震荡法助溶，是指将离子补偿性多肽溶于水时，辅以超声震荡。优选，超声的功率为50-200瓦，超声时间为5-30分钟。

上述离子补偿性多肽可采用公知的固相合成法合成得到。优选，所述离子补偿性多肽的序列为(MEMEMKMK)_n，其中M表示甲硫氨酸，为疏水性氨基酸，E代表谷氨酸，为带负电的亲水性氨基酸，K代表赖氨酸，为带正电的亲水性氨基酸，他们交替排列构成了两亲性的多肽分子n＝2-4。以下简称上述序列的离子补偿性多肽为EMK16-II。

优选，离子补偿性多肽水溶液还含有头孢类抗生素，所得可注射多肽水凝胶中所述头孢类抗生素的质量百分比含量为不高于2‰。

本发明的改进和创新性主要体现在以下几个方面：首先，在离子补偿性多肽序列上，间隔正负离子的疏水氨基酸的疏水性非常重要，通过对比试验我们发现只有疏水性适中的氨基酸甲硫氨酸作为疏水氨基酸最为合适。过于疏水则容易形成无规聚集；过于亲水则所得凝胶的机械强度差。其次，水凝胶配方方面，加入适量的一价盐可以优化成胶速度并且不影响成胶的机械力学性能。再次，在水凝胶的制备工艺方面，通过超声分散的方法所制备的水凝胶比直接水溶制备的要成胶快，机械力学性能的可回复性更好。这是因为超声可以使溶液中的样品均匀的分散，而且可以将多肽分子之间的无序聚集全部打散，有利于多肽分子形成更为有序的聚集结构。最后，该水凝胶可以用于抗生素等药物的缓释，我们发现加入头孢类药物甚至更加利于水凝胶的形成，而不会破坏其原有的机械性质。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明所选用离子补偿性多肽中疏水氨基酸的疏水性较强，可有效促进水凝胶的形成，即使不加入其他离子的情况下，也可以形成水凝胶。

2.所得水凝胶(储能模量(G’)大于损耗模量(G”))，在机械力的作用下可以变成流体(损耗模量大于储能模量)，非常适合用注射器注射。

3.合成多肽分子所用到的氨基酸都是自然界生物体内存在的氨基酸，有很好的生物相容性，体内可以自然降解，对生物体无毒、无副作用。