CN106890135A - 一种pH响应性肽基水凝胶及其制备方法与应用 - Google Patents

一种pH响应性肽基水凝胶及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106890135A
CN106890135A CN201710130499.1A CN201710130499A CN106890135A CN 106890135 A CN106890135 A CN 106890135A CN 201710130499 A CN201710130499 A CN 201710130499A CN 106890135 A CN106890135 A CN 106890135A
Authority
CN
China
Prior art keywords
peptide
protein
based hydrogels
solution
hydrogel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710130499.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106890135B (zh
Inventor
李峻柏
袁婷婷
费进波
许有前
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Chemistry CAS
University of Chinese Academy of Sciences
Original Assignee
Institute of Chemistry CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Chemistry CAS filed Critical Institute of Chemistry CAS
Priority to CN201710130499.1A priority Critical patent/CN106890135B/zh
Publication of CN106890135A publication Critical patent/CN106890135A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106890135B publication Critical patent/CN106890135B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/06—Ointments; Bases therefor; Other semi-solid forms, e.g. creams, sticks, gels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/41—Porphyrin- or corrin-ring-containing peptides
    • A61K38/42—Haemoglobins; Myoglobins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/42—Proteins; Polypeptides; Degradation products thereof; Derivatives thereof, e.g. albumin, gelatin or zein

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有pH响应性的可释放蛋白分子的水凝胶及其制备方法与应用。本发明的水凝胶由生物肽、蛋白质与交联剂反应制备得到；所述生物肽为二苯丙氨酸；所述蛋白质可为血红蛋白、牛血清蛋白及人血清蛋白；所述交联剂可为脂肪族二醛或含有二醛结构的聚合物。制备方法包括如下步骤：将生物肽溶液与所述交联剂溶液及蛋白溶液混合，静置，即可。本发明的水凝胶稳定性好，具有pH响应性，可缓释蛋白分子，可用作药物释放载体材料。

Description

一种pH响应性肽基水凝胶及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种pH响应性肽基水凝胶及其制备方法与应用。
背景技术
水凝胶是由亲水性三维网状结构与大量水构成的独特分散体系，能够在水中溶胀而不溶解。它是一类非常重要的生物材料，在组织工程、药物运输、细胞粘附和生物传感器等医药领域具有广泛应用。智能水凝胶是一类能对外界刺激(例如温度、酸度、溶剂、盐浓度与光等)作出响应的水凝胶。人体内的不同部位包括病灶部位有着不同的酸度环境，pH已成为一种重要的生理刺激因素。pH响应性的智能水凝胶药物缓释体系可增加药物(如蛋白分子、化疗药物和抗生素等)的生物利用度，并减少毒副作用。
肽是由一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基缩合形成的两性化合物，涉及生物体内多种功能活性物质。因具有独特的生物活性及其结构和功能上的多样性和可调性，基于肽分子的水凝胶体系日益受到关注。肽分子具有合成快速简洁、易于分子组装及良好的生物相容性等优点，已成为重要的自组装构筑单元，为生物材料的研发和制备提供了新的分子基础。基于肽分子的智能水凝胶更是展现出广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有pH响应的肽基水凝胶及其制备方法与应用，本发明的肽基水凝胶对酸、碱缓冲溶液均具有响应性；其制备方法简单、易操作。
本发明所提供的具有pH响应的肽基水凝胶，由生物肽、蛋白质与交联剂反应制备得到。
所述生物肽为苯丙氨酸的二聚体，即二苯丙氨酸。
所述蛋白质可为血红蛋白、牛血清蛋白、人血清蛋白、胃蛋白酶、胰蛋白酶、过氧化氢酶中的一种。
所述交联剂可为脂肪族二醛或含有二醛结构的聚合物。
所述脂肪族二醛具体可为戊二醛或丁二醛；所述含有二醛结构的聚合物具体可为氧化海藻酸钠或氧化肝素。
生物肽、蛋白质与交联剂的质量比为1：2-50：1-10，具体可为1:4:2.65。
本发明所提供的具有pH响应的肽基水凝胶可缓释蛋白质分子。
本发明所提供的具有pH响应的肽基水凝胶的pH刺激条件为酸性条件下pH4.0-6.0，具体可为4.9；碱性条件下pH7.4-8.5，具体可为8.1。
本发明还提供了上述肽基水凝胶的制备方法，包括如下步骤：将生物肽溶液与交联剂溶液及蛋白质溶液混合，静置后即得到所述具有pH响应的肽基水凝胶。
上述制备方法中，溶解所述生物肽的溶剂可为六氟异丙醇和/或二甲基亚砜；
所述生物肽溶液的浓度可为100mg/mL～250mg/mL，具体可为200mg/mL；
溶解所述蛋白质的溶剂可为水和/或磷酸缓冲溶液；
所述蛋白质溶液的浓度可为4mg/mL～70mg/mL，具体可为4mg/mL、16mg/mL、30mg/mL、60mg/mL；
溶解所述交联剂的溶剂可选自水、乙醇和甲醇中的至少一种；
所述交联剂溶液的质量百分浓度可为0～25％，且不包括零，具体可为0.4％～0.12％、0.13％～0.30％、0.31％～0.50％；
所述静置的时间可为12～48h，具体可为12～20h、22～30h或32～48h。
所述静置的温度可为0℃～40℃，具体可为4℃～10℃，15℃～26℃，28℃～40℃。
本发明还提供了上述具有pH响应的肽基水凝胶作为药物释放载体材料的应用以及上述具有pH响应的肽基水凝胶在制备具有生物相容性的药物载体材料中的应用。
本发明的具有pH响应的肽基水凝胶中，蛋白质白既作为成胶因子，又作为具有生物活性的基元可以部分释放出来(例如血红蛋白，它自身就具有运载氧气的作用)。另外一些抗癌药物也可以通过物理封装或是化学封装的方法包载在其中。
本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的制备水凝胶的方法，操作简单。
(2)本发明的具有pH响应的肽基水凝胶在酸性或碱性缓冲溶液中均可响应释放蛋白质分子，且蛋白质分子的生物活性依然存在。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶的扫描电镜图。
图2为实施例1制备的二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶的流变学表征图。
图3为实施例1制备的二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶在pH 8.1、pH 4.9的缓冲溶液中转变为溶胶。
图4为实施例1制备的二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶中血红蛋白分子在pH 8.1、pH4.9的缓冲溶液及超纯水中的累积释放量。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、生物材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中所采用的二苯丙氨酸，即苯丙氨酸的二聚体的英文名为di-L-phenylalanine(Phe-Phe)，购自Sigma公司，货号为P4126；血红蛋白，英文名为Hemoglobin,购自Solarbio公司，货号为H8020；戊二醛，英文名为Glutaraldehyde，购自国药集团化学试剂有限公司，货号为30092438。
实施例1、二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶的制备
1)将1mg生物肽二苯丙氨酸溶于5μL六氟异丙醇中，得到生物肽二苯丙氨酸的六氟异丙醇溶液(又称为溶液a)，浓度为200mg/mL，4℃存放24h以上使其充分溶解；
2)将50μL质量浓度为25％的戊二醛溶液(质量为53mg)通过超纯水稀释到5mL，得到溶液b，质量浓度为0.25％；
3)将4mg血红蛋白溶于250μL超纯水中，得到溶液c；
4)将250μL溶液b(含有戊二醛2.65mg)加入到溶液a中敞口放置10s后，再加入溶液c，混合均匀后静置12-48h即得到可释放血红蛋白分子的水凝胶。
实施例2、实施例1所得二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶的表征
本发明实施例1制备得到的二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶扫描电镜表征：将二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶于冻干机中冷冻干燥24小时，取少量样品通过导电胶固定于样品台，通过溅射仪向其表面喷洒Au颗粒后于HITACHI S-4800扫描电镜显微镜下观察，其加速电压为10kV；结果如图1所示。
由图1可知，本发明所得到的水凝胶呈片状堆积，在每一个片层之上有球状凸起。
实施例3、实施例1中所得二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶的流变学表征
二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶的流变学表征：将水凝胶置于流变仪中，在25℃，扫描频率0.1-100rad s-1,扭转张力为0.1％的条件下进行测试；结果如图2所示。
由图2可知，本发明得到的水凝胶储能模量是损耗模量的4倍以上，证明其凝胶网络构建完善。
实施例4、实施例1所得二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶的在酸碱缓冲溶液中的响应性
1)将pH＝4.9的磷酸盐缓冲溶液250μL加入到二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶中，静置3h；
2)将pH＝8.1的磷酸盐缓冲溶液250μL加入到二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶中，静置3h；
3)将超纯水250μL加入到二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶中，静置3h；结果如图3所示；
由图3可知，在pH＝4.9的磷酸盐缓冲溶液和pH＝8.1的磷酸盐缓冲溶液中，二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶会转变为溶胶状态，而在超纯水中无变化。
实施例5、水凝胶中蛋白分子响应性释放
1)对本发明实施例1所得的二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶蛋白分子的释放测试。
具体步骤如下：
将缓冲溶液250μL加入到二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶中，置于振荡器上缓慢震荡，在规定的时间点取出100μL上清液，同时加入100μL磷酸缓冲溶液，直至48h，对各时间点取出的上清液进行稀释，释放出的蛋白分子的量用UV-Vis光谱测定并结合蛋白分子的标准曲线来确定。
蛋白分子的释放分别于pH＝4.9、pH＝8.1的缓冲溶液和超纯水中进行，其中在超纯水中的过程作为对照组。将250μL磷酸缓冲溶液或超纯水加入到二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶中，置于振荡器上缓慢震荡，在规定的时间点取出100μL上清液，同时加入100μL磷酸缓冲溶液或超纯水，直至48h。
所得结果如图4所示。
由图4可知，二苯丙氨酸-血红蛋白水凝胶可在酸性或碱性的条件下释放蛋白分子，而在近中性条件中无蛋白分子释放。

Claims (10)

1.一种肽基水凝胶，由生物肽、蛋白质与交联剂反应制备得到。
2.根据权利要求1所述的肽基水凝胶，其特征在于：所述生物肽为苯丙氨酸的二聚体；
所述蛋白质为血红蛋白、牛血清蛋白、人血清蛋白、胃蛋白酶、胰蛋白酶、过氧化氢酶中的一种；
所述交联剂为脂肪族二醛或含有二醛结构的聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的肽基水凝胶，其特征在于：生物肽、蛋白质与交联剂的质量比为1：2-50：1-10。
4.制备权利要求1-3中任一项所述的肽基水凝胶的方法，包括如下步骤：
将生物肽溶液与交联剂溶液及蛋白质溶液混合，静置后即得到肽基水凝胶。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述方法中，溶解生物肽的溶剂为六氟异丙醇和/或二甲基亚砜；
生物肽溶液的浓度为100mg/mL～250mg/mL；
溶解所述蛋白质的溶剂为水和/或磷酸缓冲溶液；
所述蛋白质溶液的浓度为4mg/mL～70mg/mL；
溶解所述交联剂的溶剂选自水、乙醇和甲醇中的至少一种；
所述交联剂溶液的质量百分浓度为0～25％，且不包括零。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：所述方法中，所述静置的时间为12～48h；所述静置的温度为0℃～40℃。
7.权利要求1-3中任一项所述的肽基水凝胶作为药物释放载体材料的应用。
8.权利要求1-3中任一项所述的肽基水凝胶在制备具有生物相容性的药物载体材料中的应用。
9.权利要求1-3中任一项所述的肽基水凝胶在制备具有pH值响应性能的水凝胶药物载体中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述pH值响应性能为在酸性或碱性的条件下释放目标分子，而在近中性条件中无目标分子释放。
CN201710130499.1A 2017-03-07 2017-03-07 一种pH响应性肽基水凝胶及其制备方法与应用 Active CN106890135B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710130499.1A CN106890135B (zh) 2017-03-07 2017-03-07 一种pH响应性肽基水凝胶及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710130499.1A CN106890135B (zh) 2017-03-07 2017-03-07 一种pH响应性肽基水凝胶及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106890135A true CN106890135A (zh) 2017-06-27
CN106890135B CN106890135B (zh) 2020-04-07

Family

ID=59185556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710130499.1A Active CN106890135B (zh) 2017-03-07 2017-03-07 一种pH响应性肽基水凝胶及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106890135B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111035618A (zh) * 2020-01-02 2020-04-21 中国科学院化学研究所 一种蛋白质纳米颗粒的制备方法
CN111892642A (zh) * 2020-08-12 2020-11-06 中国科学院化学研究所 一种制备肽基晶体材料的方法
CN114634548A (zh) * 2021-10-08 2022-06-17 河南工业大学 一种混合水凝胶的制备方法及其在封装系统中的应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101384623A (zh) * 2005-12-22 2009-03-11 康久化学生物技术公司 白蛋白与治疗剂的预成型偶联物的制备方法
CN103408769A (zh) * 2013-08-13 2013-11-27 东华大学 一种二肽衍生物在海藻酸钠溶液中自组装成水凝胶的方法
CN105102469A (zh) * 2013-01-28 2015-11-25 新加坡科技研究局 交联的肽水凝胶
CN106242995A (zh) * 2016-07-25 2016-12-21 中国科学院化学研究所 一种具有pH响应的可快速释放客体分子的纳米载体及其制备方法与应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101384623A (zh) * 2005-12-22 2009-03-11 康久化学生物技术公司 白蛋白与治疗剂的预成型偶联物的制备方法
CN105102469A (zh) * 2013-01-28 2015-11-25 新加坡科技研究局 交联的肽水凝胶
CN103408769A (zh) * 2013-08-13 2013-11-27 东华大学 一种二肽衍生物在海藻酸钠溶液中自组装成水凝胶的方法
CN106242995A (zh) * 2016-07-25 2016-12-21 中国科学院化学研究所 一种具有pH响应的可快速释放客体分子的纳米载体及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NADEEM JAVID ET AL.: ""Cooperative Self-Assembly of Peptide Gelators and Proteins"", 《BIOMACROMOLECULES》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111035618A (zh) * 2020-01-02 2020-04-21 中国科学院化学研究所 一种蛋白质纳米颗粒的制备方法
CN111035618B (zh) * 2020-01-02 2021-08-10 中国科学院化学研究所 一种蛋白质纳米颗粒的制备方法
CN111892642A (zh) * 2020-08-12 2020-11-06 中国科学院化学研究所 一种制备肽基晶体材料的方法
CN111892642B (zh) * 2020-08-12 2023-03-31 中国科学院化学研究所 一种制备肽基晶体材料的方法
CN114634548A (zh) * 2021-10-08 2022-06-17 河南工业大学 一种混合水凝胶的制备方法及其在封装系统中的应用
CN114634548B (zh) * 2021-10-08 2024-05-28 河南工业大学 一种混合水凝胶的制备方法及其在封装系统中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106890135B (zh) 2020-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chung et al. Heparin immobilized porous PLGA microspheres for angiogenic growth factor delivery
Fu et al. Self-assembling peptide-based hydrogels: Fabrication, properties, and applications
Filipović-Grčić et al. Mucoadhesive chitosan-coated liposomes: characteristics and stability
Déat-Lainé et al. Efficacy of mucoadhesive hydrogel microparticles of whey protein and alginate for oral insulin delivery
CN102048695B (zh) 一种制备用于体内递送药理活性物质的蛋白纳米粒的方法
EP1280545B1 (en) Cross-linked collagen matrices and methods for their preparation
Li et al. Triple stimuli-responsive keratin nanoparticles as carriers for drug and potential nitric oxide release
CN106890135A (zh) 一种pH响应性肽基水凝胶及其制备方法与应用
JPH08509246A (ja) エステル化した多糖類とポリアミン化またはポリヒドロキシル化した物質の間のトランスアシル化反応の微粒子製造への使用、そのようにして製造された微粒子、方法、およびそれを含有する組成物
Yan et al. Biosynthesis of insulin-silk fibroin nanoparticles conjugates and in vitro evaluation of a drug delivery system
CN102988996A (zh) 一种制备稳定的白蛋白纳米颗粒的方法
CN108578357A (zh) 一种具有核-壳结构的蛋白质-多糖自组装纳米凝胶及其制备方法与应用
CN107595809A (zh) 一种玉米醇溶蛋白纳米包埋缓释填充物及其制备方法
CN106084256B (zh) 一种自组装蛋白纳米复合胶束的制备方法
WO2008072379A1 (ja) 修飾された生体高分子の製造方法及び生体高分子の架橋方法
US20090274734A1 (en) Method for obtaining hollow particles
Quek et al. Photo-crosslinkable microcapsules formed by polyelectrolyte copolymer and modified collagen for rat hepatocyte encapsulation
Kunjukunju et al. Cross-linked enzyme aggregates of alginate lyase: A systematic engineered approach to controlled degradation of alginate hydrogel
Ban et al. Coacervates: Recent developments as nanostructure delivery platforms for therapeutic biomolecules
EP0349428B1 (fr) Procédé de préparation de systèmes colloidaux dispersibles d'une protéine, sous forme de nanoparticules
Lu et al. Cell encapsulation with alginate and α‐phenoxycinnamylidene‐acetylated poly (allylamine)
Marczynski et al. Purified mucins in drug delivery research
Khodaverdi et al. Casein-based hydrogel carrying insulin: preparation, in vitro evaluation and in vivo assessment
CN108484715A (zh) 一种蛋白结合型纳米硒及其制备方法和应用
JP3094182B2 (ja) ケラチンｓ−スルフォ塩を壁構成原料として用いるマイクロカプセル及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20181009

Address after: 100190 north one street, Zhongguancun, Haidian District, Beijing, No. 2

Applicant after: Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences

Applicant after: University of Chinese Academy of Sciences

Address before: 100080 No. 2 North First Street, Haidian District, Beijing, Zhongguancun

Applicant before: Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant