CN103417976A - 一种二肽衍生物在壳聚糖溶液中自组装成水凝胶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二肽衍生物在壳聚糖溶液中自组装成水凝胶的方法，包括：用体积百分浓度为1%的乙酸溶液溶解壳聚糖，得到壳聚糖溶液；将九芴甲氧羰基-二苯丙氨酸Fmoc-FF加入二甲基亚砜中，溶解，得到Fmoc-FF溶液；向壳聚糖溶液中滴加Fmoc-FF溶液，加完后充分震荡，混匀，陈化，得到Fmoc-FF/壳聚糖复合水凝胶。本发明的方法操作简单，快捷高效，效果明显，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于二肽衍生物的自组装领域，特别涉及一种二肽衍生物在壳聚糖溶液中自组装成水凝胶的方法。
背景技术
水凝胶是一种通过物理或化学交联形成的具有纳米级三维贯穿网状结构的材料，能够吸水溶胀并且保持大量水分而不溶解，并且具有很好的生物相容性和水渗透性。水凝胶按材料来源分为天然类和合成类两大类。能够形成水凝胶的天然高分子材料包括：括多糖类如淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸，壳聚糖等，多肽类如胶原、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等。合成的亲水高分子包括聚乙烯醇、丙烯酸及其衍生物类如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等。其中具有自组装特性的多肽类分子，可以形成具有纤维网状纳米结构的水凝胶。这些材料因其良好的生物相容新和生物可降解性，在生物医学领域呈现出特有的优势，具有很广阔的应用前景。
Fmoc-短肽是由Gazit研究小组首次发现的可以进行自组装的一类新型肽类材料，包括Fmoc-FF，Fmoc-FG、Fmoc-RGD，其自组装有pH调节法和溶解-稀释法等，其中溶解-稀释法是将Fmoc-FF等溶解在六氟异丙醇（HFIP）或者二甲基亚砜（DMSO）中然后注入水中稀释，静置后形成水凝胶。
由于二苯丙氨酸会形成氢键、β折叠结构以及苯环间的π-π相互作用，这些作用力使得二苯丙氨酸及其部分衍生物具有良好的自组装性质，因此在水或有机溶剂中它能够通过分子之间的氢键、范德华力、π-π相互作用、配位键等非共价键作用而自组装形成三维贯穿网状结构水凝胶。由于壳聚糖中含有丰富的羟基结构，其与Fmoc-FF相互结合后，应该会形成大量的氢键，有利于其结构的稳定。另外，由于该材料良好的可降解性、生物相容性等优点使其备受关注。自从被发现以来，不论是在医学的载药领域还是功能纳米材料领域都引起了人们很大的研究兴趣。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种二肽衍生物在壳聚糖溶液中自组装成水凝胶的方法，该方法简单，操作简便，效果明显；本发明所用的壳聚糖廉价易得，并且具有良好的生物相容性。
本发明的一种二肽衍生物在壳聚糖溶液中自组装成水凝胶的方法，包括：
（1）用体积百分浓度为1%的乙酸溶液溶解壳聚糖，得到25-130mg/ml的壳聚糖溶液；
（2）将二肽衍生物九芴甲氧羰基-二苯丙氨酸Fmoc-FF加入二甲基亚砜中，溶解，得到Fmoc-FF溶液；其中Fmoc-FF与二甲基亚砜的配比为10-20mg：100-200μl；
（3）向壳聚糖溶液中滴加Fmoc-FF溶液，加完后充分震荡，混匀，陈化，得到Fmoc-FF/壳聚糖复合水凝胶，其中壳聚糖溶液和Fmoc-FF溶液的体积比为1-2ml：20μl。
所述步骤（1）中壳聚糖溶液的浓度为20mg/ml，40mg/ml，60mg/ml，80mg/m，l00mg/ml。所述步骤（2）中所述二肽衍生物Fmoc-FF溶液的浓度为100mg/ml。
所述步骤（3）中震荡为漩涡震荡仪震荡，震荡时间为30～60s，转速为2500rpm/min，震荡时所使用的容器为EP管，EP管的量程是5mL。
所述步骤（3）中陈化为室温条件下陈化2-3天。
向三蒸水中迅速加入九芴甲氧羰基-二苯丙氨酸Fmoc-FF溶液，加完后充分震荡，混匀，得到Fmoc-FF水凝胶。
Fmoc-FF购于瑞士Bachem公司。
九芴甲氧羰基-二苯丙氨酸Fmoc-FF的分子结构式为：
二肽衍生物在不同的壳聚糖浓度中能够形成不同稳定性能的水凝胶，通过壳聚糖含量的控制，调控Fmoc-FF水凝胶形成的快慢以及稳定性的好坏，研究多羟基类材料对二肽衍生物水凝胶自组装情况的影响。以便根据需要制备出各种性能的复合水凝胶，应用于药物传递、皮肤贴片治疗以及组织修复等领域，因此本研究具有重要的科研意义与应用价值。
有益效果
（1）该发明方法简单，操作简便，效果明显；
（2）本发明所使用壳聚糖廉价易得，并且具有良好的生物相容性，可以在载药试验、组织支架制备以及组织修复等方面进行后续研究，拓展其应用领域。
附图说明
图1为Fmoc-FF的分子结构式；
图2为制备的新鲜的复合水凝胶的流变性时间扫描，其中a表示水凝胶的储能模量，b表示体系粘度，c表示水凝胶的损耗模量；
图3为复合水凝胶冷冻-干燥后的SEM图；
图4为壳聚糖、Fmoc-FF以及冻干的复合水凝胶的红外光谱图，其中a壳聚糖，b Fmoc-FF，c冻干的Fmoc-FF/壳聚糖复合水凝胶。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
（1）配制乙酸溶液：取1ml乙酸于烧杯中，加适量三蒸水稀释，然后用100ml容量瓶定容，配成浓度为1%Vol的乙酸溶液；
（2）配制Fmoc-FF溶液：称取15mg Fmoc-FF于EP管中，加入150μl二甲基亚砜后充分震荡，直至全部溶解，得到Fmoc-FF溶液；
（3）Fmoc-FF水凝胶的制备：取1ml三蒸水于5ml EP管中，向其中迅速滴加上述Fmoc-FF溶液20μl，加完后立即充分震荡，使混合均匀；
（4）与上述水凝胶在室温下陈化3天；使其固化成型。
将该水凝胶冷冻-干燥，然后对固体材料进行红外光谱分析，如图4中所示。
实施例2
（1）配制壳聚糖溶液：称量40mg壳聚糖于三角烧瓶，加入20ml浓度为1%Vol的乙酸溶液，借助磁力搅拌用上述乙酸充分溶解，形成壳聚糖溶液；
（2）配制Fmoc-FF溶液：称取15mg Fmoc-FF于EP管中，加入150μl二甲基亚砜后充分震荡，直至全部溶解，得到Fmoc-FF溶液；
（3）Fmoc-FF/壳聚糖复合水凝胶的制备：取1ml上述壳聚糖溶液于5ml EP管中，向其中迅速滴加Fmoc-FF溶液20μl，加完后立即充分震荡，使混合均匀；
（4）将该法制备的水凝胶在室温下陈化3天；使其固化成型。
图2是将均匀混合物迅速转移至流变仪中，进行流变性能测试，得到的时间扫描曲线。
图3是将该水凝胶冷冻-干燥，然后对固体物质进行扫描电镜分析的图片。
图4是将该水凝胶冷冻-干燥，然后对固体物质进行红外光谱分析的图片。
实施例3
（1）配制壳聚糖溶液：称量80mg壳聚糖于三角烧瓶，加入20ml浓度为1%Vol的乙酸溶液，借助磁力搅拌用上述乙酸充分溶解，形成壳聚糖溶液；
（2）配制Fmoc-FF溶液：称取15mg Fmoc-FF于EP管中，加入150μl二甲基亚砜后充分震荡，直至全部溶解，得到Fmoc-FF溶液；
（3）Fmoc-FF/壳聚糖复合水凝胶的制备：取1ml上述壳聚糖溶液于5ml EP管中，向其中迅速滴加Fmoc-FF溶液20μl，加完后立即充分震荡，使混合均匀；
（4）将该法制备的水凝胶在室温下陈化3天；使其固化成型。
实施例4
（1）配制壳聚糖溶液：称量120mg壳聚糖于三角烧瓶，加入20ml浓度为1%Vol的乙酸溶液，借助磁力搅拌用上述乙酸充分溶解，形成壳聚糖溶液；
（2）配制Fmoc-FF溶液：称取15mg Fmoc-FF于EP管中，加入150μl二甲基亚砜后充分震荡，直至全部溶解，得到Fmoc-FF溶液；
（3）Fmoc-FF/壳聚糖复合水凝胶的制备：取1ml上述壳聚糖溶液于5ml EP管中，向其中迅速滴加Fmoc-FF溶液20μl，加完后立即充分震荡，使混合均匀；
（4）将该法制备的水凝胶在室温下陈化3天；使其固化成型。
实施例5
（1）配制壳聚糖溶液：称量160mg壳聚糖于三角烧瓶，加入20ml浓度为1%Vol的乙酸溶液，借助磁力搅拌用上述乙酸充分溶解，形成壳聚糖溶液；
（2）配制Fmoc-FF溶液：称取15mg Fmoc-FF于EP管中，加入150μl二甲基亚砜后充分震荡直至全部溶解，得到Fmoc-FF溶液；
（3）Fmoc-FF/壳聚糖复合水凝胶的制备：取1ml上述壳聚糖溶液于5ml EP管中，向其中迅速滴加Fmoc-FF溶液20μl，加完后立即充分震荡，使混合均匀；
（4）将该法制备的水凝胶在室温下陈化3天；使其固化成型。
实施例6
（1）配制壳聚糖溶液：称量200mg壳聚糖于三角烧瓶，加入20ml浓度为1%Vol的乙酸溶液，借助磁力搅拌用上述乙酸充分溶解，形成壳聚糖溶液；
（2）配制Fmoc-FF溶液：称取15mg Fmoc-FF于EP管中，加入150μl二甲基亚砜后充分震荡，直至全部溶解，得到Fmoc-FF溶液；
（3）Fmoc-FF/壳聚糖复合水凝胶的制备：取1ml上述壳聚糖溶液于5ml EP管中，向其中迅速滴加Fmoc-FF溶液20μl，加完后立即充分震荡，使混合均匀；
（4）将该法制备的水凝胶在室温下陈化3天；使其固化成型。
Claims (4)
1.一种二肽衍生物在壳聚糖溶液中自组装成水凝胶的方法，包括：
（1）用体积百分浓度为1%的乙酸溶液溶解壳聚糖，得到25-130 mg/ml的壳聚糖溶液；
（2）将二肽衍生物九芴甲氧羰基-二苯丙氨酸Fmoc-FF加入二甲基亚砜中，溶解，得到Fmoc-FF溶液；其中Fmoc-FF与二甲基亚砜的配比为10-20 mg：100-200 μl；
（3）向壳聚糖溶液中滴加Fmoc-FF溶液，加完后充分震荡，混匀，陈化，得到Fmoc-FF/壳聚糖复合水凝胶，其中壳聚糖溶液和Fmoc-FF溶液的体积比为1-2ml：20μl。
2.根据权利要求1所述的一种二肽衍生物在壳聚糖溶液中自组装成水凝胶的方法，其特征在于：所述步骤（1）中壳聚糖溶液的浓度为20mg/ml，40mg/ml，60mg/ml，80mg/m，l00mg/ml。
3.根据权利要求1所述的一种二肽衍生物在壳聚糖溶液中自组装成水凝胶的方法，其特征在于：所述步骤（3）中震荡为漩涡震荡仪震荡，震荡时间为30～60s，转速为2500rpm/min，震荡时所使用的容器为EP管，EP管的量程是5ml。
4.根据权利要求1所述的一种二肽衍生物在壳聚糖溶液中自组装成水凝胶的方法，其特征在于：所述步骤（3）中陈化为室温条件下陈化2-3天。
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