CN107497375B - 磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶及其制备方法 - Google Patents

磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶及其制备方法，该复合型水凝胶包括由负电性氨基酸残基过剩的离子互补肽自组装形成的组装体，所述组装体的表面原位合成有磷酸钙纳米颗粒。该复合型水凝胶由离子互补肽的自组装体与磷酸钙纳米颗粒复合而成，能够有效改善水凝胶材料的强度，同时，离子互补肽组装体的存在，能够限制磷酸钙纳米颗粒在其表面的原位成长，有效控制磷酸钙纳米颗粒的粒径分布。

Description

磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医药技术领域，尤其涉及一种磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶及其制备方法。
背景技术
磷酸钙是人体骨骼和牙齿的主要无机组成成分，对人体具有支持和保护的作用。磷酸钙材料具有良好的生物活性和生物相容性，被广泛应用于骨骼的替代材料、药物的运输载体以及基因的转染等生物医学领域。纳米级的磷酸钙由于较高的比表面积和较活跃的表面性质，而成为成骨干细胞理想的附着位点，可以诱导骨骼的自我修复。
目前，制备磷酸钙纳米颗粒的常用方法包括室温制备法、溶剂热/水热合成法、微波辅助快速合成法、静电纺丝法和含磷生物分子磷源合成法等，然而，采用这些方法制备获得的磷酸钙纳米颗粒，其平均粒径较大且粒径分布宽，难以控制其分布范围。同时，采用这些制备方法合成的磷酸钙纳米材料，其韧性较差，这在一定程度上限制了磷酸钙纳米材料在生物医学领域中的应用。
多肽是组成蛋白质的基本结构，广泛存在于生物体之中。多肽分子可以利用氢键作用、π-π是组堆积作用、范德华力作用、疏水作用等非共价键力相互作用自发的形成纳米线、纳米带和纳米管等组装体结构。这些一维组装体在溶液中相互交织缠绕成三维的网状，能够将水分固定在网络之中，从而形成具有良好流变性的水凝胶。
因此，如何控制磷酸钙纳米颗粒的粒径分布，同时利用多肽水凝胶来改善磷酸钙纳米材料的韧性，是当前急需解决的一项技术问题。
发明内容
本发明针对上述的技术问题，提出一种磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶及其制备方法，该复合型水凝胶由离子互补肽的自组装体与磷酸钙纳米颗粒复合而成，能够有效改善磷酸钙纳米材料的韧性，同时，离子互补肽组装体的存在，能够限制磷酸钙纳米颗粒在其表面的原位成长，有效控制磷酸钙纳米颗粒的粒径分布。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶，包括由离子互补肽自组装形成的组装体，所述组装体的表面原位合成有磷酸钙纳米颗粒；所述离子互补肽的两端部氨基酸残基分别为负电性氨基酸残基，中间为至少两个相连的离子互补单元；所述离子互补单元由负电性氨基酸残基和正电性氨基酸残基在非极性氨基酸残基的间隔下交替排布构成；在所述离子互补肽中，负电性氨基酸残基的个数大于正电性氨基酸残基的个数。
作为优选，所述离子互补肽的氨基酸序列通式为Ac-X1-(X2-X1-X2-X3)2-X2-X1-COOH，其中，X1为负电性氨基酸残基，X2为非极性氨基酸残基，X3为正电性氨基酸残基。
作为优选，所述正电性氨基酸残基为赖氨酸残基，所述负电性氨基酸残基为谷氨酸残基，所述非极性氨基酸残基选自缬氨酸残基、异亮氨酸残基、苯丙氨酸残基或亮氨酸残基中的任意一种。
作为优选，所述磷酸钙纳米颗粒的粒径为3-6nm。
本发明还提供了上述任一项技术方案所述的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
配制离子互补肽的水溶液，置于4℃环境中静置以使所述离子互补肽自组装形成组装体，得到离子互补肽组装体溶液；
向得到的离子互补肽组装体溶液中加入氯化钙溶液，混合均匀；继续加入磷酸氢二钠溶液，混合均匀，静置反应，得到所述磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶。
作为优选，所述离子互补肽的水溶液的浓度为5-20mmol/L；所述氯化钙溶液的浓度为0.5mol/L，混合均匀后，氯化钙在混合液中的最终浓度为2.0-8.0mmol/L；所述磷酸氢二钠溶液的浓度为0.3mol/L，混合均匀后，磷酸氢二钠在混合液中的最终浓度为2.0-8.0mmol/L。
作为优选，配制所述离子互补肽的水溶液时，需先调节溶液pH值至10，超声处理以使所述离子互补肽充分溶解，再调节溶液pH值至6-8。
作为优选，在静置反应前，需调节混合液的pH值至6.0-7.5。
作为优选，在得到离子互补肽组装体溶液时，所述离子互补肽的水溶液需静置三天以使所述离子互补肽自组装形成组装体；在得到所述磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶时，需静置反应三天。
作为优选，采用涡旋振荡器使溶液混合均匀。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、在本发明提供的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶中，采用负电性氨基酸残基过剩的离子互补肽作为凝胶因子，以其自组装形成的组装体作为模板，通过负电性氨基酸残基吸附钙离子，在组装体表面原位合成磷酸钙纳米颗粒，并通过离子互补肽组装体的空间结构限制磷酸钙纳米颗粒的原位生长，所合成的磷酸钙纳米颗粒的粒径更小，且粒径分布更窄，实现了对磷酸钙纳米颗粒粒径分布的控制；
2、本发明提供的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶，通过复合离子互补肽使复合型水凝胶具有良好的流变性，能够有效克服常规磷酸钙纳米材料韧性差的问题，拓宽了磷酸钙纳米材料在生物医学领域中的应用；
3、本发明提供的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶中，原位合成的磷酸钙纳米颗粒对离子互补肽组装体具有较好的交联作用和支持作用，能够有效提高复合水凝胶的强度，有利于其在生物医学领域中的应用；
4、本发明提供的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶中，磷酸钙纳米颗粒采用原位合成的方式合成在离子互补肽组装体的表面，相比于常规的物理混合法，磷酸钙纳米颗粒分散得更为均匀，无聚集现象。
附图说明
图1为本发明实施例1所提供的离子互补肽EVK11的组装体以及采用其制备的复合型水凝胶的透射电镜照片；其中，图1a为离子互补肽EVK11的组装体的透射电镜照片，图1b为采用离子互补肽EVK11制备的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶的透射电镜照片；
图2为本发明实施例1所提供的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶中磷酸钙纳米颗粒的粒径分布图；
图3为离子互补肽EVK11的水凝胶和本发明实施例1得到的复合型水凝胶的流变学性能图；其中，图3a为离子互补肽EVK11的水凝胶的流变学性能图，图3b为本发明实施例1得到的复合型水凝胶的流变学性能图；
图4为本发明实施例2所提供的离子互补肽EIK11的组装体以及采用其制备的复合型水凝胶的原子力显微镜照片；其中，图4a为离子互补肽EIK11的组装体的原子力显微镜照片，图4b为采用离子互补肽EIK11制备的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶的原子力显微镜照片；
图5为离子互补肽EIK11的水凝胶和本发明实施例2得到的复合型水凝胶的流变学性能图；其中，图5a为离子互补肽EIK11的水凝胶的流变学性能图，图5b为本发明实施例2得到的复合型水凝胶的流变学性能图；
图6为本发明实施例3所提供的离子互补肽EFK11的组装体以及采用其制备的复合型水凝胶的原子力显微镜照片；其中，图6a为离子互补肽EFK11的组装体的原子力显微镜照片，图6b为采用离子互补肽EFK11制备的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶的原子力显微镜照片；
图7为离子互补肽EFK11的水凝胶和本发明实施例3得到的复合型水凝胶的流变学性能图；其中，图7a为离子互补肽EFK11的水凝胶的流变学性能图，图7b为本发明实施例3得到的复合型水凝胶的流变学性能图；
图8为本发明实施例4所提供的离子互补肽ELK11的组装体以及采用其制备的复合型水凝胶的原子力显微镜照片；其中，图8a为离子互补肽ELK11的组装体的原子力显微镜照片，图8b为采用离子互补肽ELK11制备的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶的原子力显微镜照片；
图9为离子互补肽ELK11的水凝胶和本发明实施例4得到的复合型水凝胶的流变学性能图；其中，图9a为离子互补肽ELK11的水凝胶的流变学性能图，图9b为本发明实施例4得到的复合型水凝胶的流变学性能图；
图10为对比例1制备的磷酸钙纳米颗粒的透射电镜照片；
图11为对比例2制备的磷酸钙纳米颗粒的透射电镜照片。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶，包括由离子互补肽自组装形成的组装体，所述组装体的表面原位合成有磷酸钙纳米颗粒；所述离子互补肽的两端部氨基酸残基分别为负电性氨基酸残基，中间为至少两个相连的离子互补单元；所述离子互补单元由负电性氨基酸残基和正电性氨基酸残基在非极性氨基酸残基的间隔下交替排布构成；在所述离子互补肽中，负电性氨基酸残基的个数大于正电性氨基酸残基的个数。
在上述实施例中，采用负电性氨基酸残基过剩的离子互补肽作为凝胶因子，以其自组装形成的组装体作为模板，通过负电性氨基酸残基吸附钙离子，在组装体表面原位合成磷酸钙纳米颗粒，并通过离子互补肽组装体的空间结构限制磷酸钙纳米颗粒的原位生长，实现了对磷酸钙纳米颗粒粒径分布的控制。同时，通过复合离子互补肽使复合型水凝胶具有良好的流变性，能够有效克服常规磷酸钙纳米材料韧性差的问题，拓宽了磷酸钙纳米材料在生物医学领域中的应用。此外，原位合成的磷酸钙纳米颗粒对离子互补肽组装体具有较好的交联作用和支持作用，能够有效提高复合水凝胶的强度，有利于其在生物医学领域中的应用。
进一步的，需要说明的是，在该离子互补肽中，相连的离子互补单元可以为相同的单元，也可以为不同的单元，只要能够自组装形成合适空间结构的组装体即可。此外，还需要说明的是，并非所有结构的离子互补肽均能与磷酸钙纳米颗粒复合形成该复合型水凝胶，例如：仅有一个离子互补单元的离子互补肽，其本身不能形成自组装体。
作为一种优选，在上述实施例中，每一所述离子互补单元可由4个氨基酸残基构成，所述离子互补肽可由4个负电性氨基酸残基、2个正电性氨基酸残基和5个非极性氨基酸残基构成；且在所述离子互补肽中，两个所述负电性氨基酸残基之间或所述负电性氨基酸残基与正电性氨基酸残基之间均连接有非极性氨基酸残基。这种结构的离子互补肽，其自组装形成的组装体具有最为合适的空间结构，能够有效控制磷酸钙纳米颗粒在其表面的原位合成。
在一优选实施例中，所述离子互补肽的氨基酸序列通式为Ac-X1-(X2-X1-X2-X3)2-X2-X1-COOH，其中，X1为负电性氨基酸残基，X2为非极性氨基酸残基，X3为正电性氨基酸残基。在本优选实施例中，进一步限定了采用的离子互补肽的氨基酸序列通式，该通式限定的离子互补肽中的两个离子互补单元为相同的单元，这种结构的离子互补肽所形成的组装体的空间结构更规整，更有利于限制磷酸钙纳米颗粒的原位生长。
在一优选实施例中，所述正电性氨基酸残基为赖氨酸残基(K)，所述负电性氨基酸残基为谷氨酸残基(E)，所述非极性氨基酸残基选自缬氨酸残基(V)、异亮氨酸残基(I)、苯丙氨酸残基(F)或亮氨酸残基(L)中的任意一种。在本优选实施例中，进一步限定了正电性氨基酸残基、负电性氨基酸残基和非极性氨基酸残基的具体种类，由这些氨基酸残基构成的离子互补肽，能够更好的引导磷酸钙纳米颗粒的原位生长。
在一优选实施例中，所述磷酸钙纳米颗粒的粒径为3-6nm。在本优选实施例中，进一步限定了磷酸钙纳米颗粒的粒径范围，当离子互补肽组装体表面原位合成的磷酸钙纳米颗粒的粒径在该范围内时，磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽组装体之间具有较好的交联作用和支持作用，获得的复合型水凝胶具有较好的流变性和强度。
本发明实施例还提供了一种上述任一项实施例所述的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
S1：配制离子互补肽的水溶液，置于4℃环境中静置以使所述离子互补肽自组装形成组装体，得到离子互补肽组装体溶液；
S2：向得到的离子互补肽组装体溶液中加入氯化钙溶液，混合均匀；继续加入磷酸氢二钠溶液，混合均匀，静置反应，得到所述磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶。
需要说明的是，在上述制备方法中，离子互补肽可采用固相合成法合成，该离子互补肽的合成方法为本领域技术人员所熟知，在此不做赘述。该制备方法以离子互补肽为凝胶因子，以离子互补肽的自组装体为模板，通过负电性氨基酸残基吸附钙离子，在离子互补肽自组装体的表面原位合成磷酸钙纳米颗粒，并通过离子互补肽组装体的空间结构限制磷酸钙纳米颗粒的原位生长，从而制备获得磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶。该制备方法，相比于现有磷酸钙纳米颗粒的制备方法，所合成的磷酸钙纳米颗粒的粒径更小，且粒径分布更窄，实现了对磷酸钙纳米颗粒粒径分布的控制。同时，在该制备方法中，磷酸钙纳米颗粒采用原位合成的方式合成在离子互补肽组装体的表面，相比于常规的物理混合法，磷酸钙纳米颗粒分散得更为均匀，无聚集现象。
在一优选实施例中，所述离子互补肽的水溶液的浓度为5-20mmol/L；所述氯化钙溶液的浓度为0.5mol/L，混合均匀后，氯化钙在混合液中的最终浓度为2.0-8.0mmol/L；所述磷酸氢二钠溶液的浓度为0.3mol/L，混合均匀后，磷酸氢二钠在混合液中的最终浓度为2.0-8.0mmol/L。在本优选实施例中，进一步限制了离子互补肽水溶液的浓度范围，该浓度范围为最优范围，其浓度过高或过低均不利于离子互补肽的自组装。在本优选实施例中，还进一步限制了氯化钙溶液的浓度和氯化钙在混合液中的最终浓度的浓度范围，这主要是考虑到：若氯化钙在混合液中的最终浓度过高或过低均不利于磷酸钙纳米颗粒的原位合成。另外，在本优选实施例中，还限制了磷酸氢二钠溶液的浓度和磷酸氢二钠在混合液中的最终浓度的浓度范围，这主要是考虑到：若磷酸氢二钠在混合液中的最终浓度过高或过低均不利于磷酸钙纳米颗粒的原位合成。
在一优选实施例中，配制所述离子互补肽的水溶液时，需先调节溶液pH值至10，超声处理以使所述离子互补肽充分溶解，再调节溶液pH值至6-8。在本优选实施例中，进一步限制了配制离子互补肽的水溶液时的具体操作步骤，其中，先调节溶液pH值至10是为了使离子互补肽中氨基酸残基侧链上的氨基质子化或者羧基去质子化，以加快离子互补肽的溶解过程；充分溶解后再调节溶液pH值至6-8(接近中性)，是为了便于后续反应。
在一优选实施例中，在静置反应前，需调节混合液的pH值至6.0-7.5，这是为了得到接近中性的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶，以便于在生物医学领域中应用。
在一优选实施例中，在得到离子互补肽组装体溶液时，所述离子互补肽的水溶液需静置三天以使所述离子互补肽自组装形成组装体；在得到所述磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶时，需静置反应三天。在本优选实施例中，进一步限制了离子互补肽自组装形成组装体的静置时间，该时间为最优时间，能够保证离子互补肽全部自组装成结构稳定的组装体。在本优选实施例中，还限定了制备复合型水凝胶时的静置反应时间，这是为了保证反应充分，使磷酸钙纳米颗粒更好地在离子互补肽组装体的表面生长。
在一优选实施例中，采用涡旋振荡器使溶液混合均匀。在本优选实施例中，进一步限制了采用涡旋振荡器混合溶液，这是为了使氯化钙和磷酸氢二钠能够充分分散到离子互补肽组装体溶液中，以保证磷酸钙纳米颗粒在组装体表面分散均匀。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶及其制备方法，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
(1)配制离子互补肽EVK11(其氨基酸序列为Ac-E(VEVK)2VE-COOH)的水溶液，浓度为20.0mmol/L，配制时，使用1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液pH值至10，超声处理以使离子互补肽充分溶解，再调节溶液pH值至8；将配制好的离子互补肽EVK11的水溶液置于4℃环境中静置三天，得到离子互补肽组装体溶液，其透射电镜照片如图1a所示。由图1a可见，离子互补肽EVK11自组装形成了纳米纤维结构。
(2)向步骤(1)得到的离子互补肽组装体溶液中加入0.5mol/L的氯化钙溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且氯化钙在混合液中的最终浓度为8.0mmol/L；继续加入0.3mol/L的磷酸氢二钠溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且磷酸氢二钠在混合液中的最终浓度为8.0mmol/L，调节混合液的pH值至7.5，静置反应三天，得到磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶，其透射电镜照片如图1b所示。由图1b可见，磷酸钙纳米颗粒均匀地分散在离子互补肽EVK11的组装体表面，且磷酸钙纳米颗粒的直径主要集中在3-6nm(其磷酸钙纳米颗粒的粒径分布如图2所示)。
流变学性能测试：
以离子互补肽EVK11的水凝胶作为对照，通过流变仪测定离子互补肽EVK11的水凝胶和实施例1得到的复合型水凝胶的流变学性能，如图3所示。由图3可见，相比于离子互补肽EVK11的水凝胶，表面原位合成有磷酸钙纳米颗粒的复合型水凝胶的储能模量G’增加了约5倍，说明原位合成的磷酸钙纳米颗粒对离子互补肽组装体具有较好的交联作用和支持作用，能够有效提高复合水凝胶的强度。
实施例2
(1)配制离子互补肽EIK11(其氨基酸序列为Ac-E(IEIK)2IE-COOH)的水溶液，浓度为10.0mmol/L，配制时，使用1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液pH值至10，超声处理以使离子互补肽充分溶解，再调节溶液pH值至6；将配制好的离子互补肽EIK11的水溶液置于4℃环境中静置三天，得到离子互补肽组装体溶液，其原子力显微镜照片如图4a所示。由图4a可见，离子互补肽EIK11自组装形成了纳米纤维结构。
(2)向步骤(1)得到的离子互补肽组装体溶液中加入0.5mol/L的氯化钙溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且氯化钙在混合液中的最终浓度为2.0mmol/L；继续加入0.3mol/L的磷酸氢二钠溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且磷酸氢二钠在混合液中的最终浓度为2.0mmol/L，调节混合液的pH值至6，静置反应三天，得到磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶，其原子力显微镜照片如图4b所示。
流变学性能测试：
以离子互补肽EIK11的水凝胶作为对照，通过流变仪测定离子互补肽EIK11的水凝胶和实施例2得到的复合型水凝胶的流变学性能，如图5所示。由图5可见，相比于离子互补肽EIK11的水凝胶，表面原位合成有磷酸钙纳米颗粒的复合型水凝胶的储能模量G’增加了约10倍，说明原位合成的磷酸钙纳米颗粒对离子互补肽组装体具有较好的交联作用和支持作用，能够有效提高复合水凝胶的强度。
实施例3
(1)配制离子互补肽EFK11(其氨基酸序列为Ac-E(FEFK)2FE-COOH)的水溶液，浓度为5.0mmol/L，配制时，使用1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液pH值至10，超声处理以使离子互补肽充分溶解，再调节溶液pH值至7；将配制好的离子互补肽EFK11的水溶液置于4℃环境中静置三天，得到离子互补肽组装体溶液，其原子力显微镜照片如图6a所示。由图6a可见，离子互补肽EFK11自组装形成了纳米纤维结构。
(2)向步骤(1)得到的离子互补肽组装体溶液中加入0.5mol/L的氯化钙溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且氯化钙在混合液中的最终浓度为4.0mmol/L；继续加入0.3mol/L的磷酸氢二钠溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且磷酸氢二钠在混合液中的最终浓度为4.0mmol/L，调节混合液的pH值至6.5，静置反应三天，得到磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶，其原子力显微镜照片如图6b所示。
流变学性能测试：
以离子互补肽EFK11的水凝胶作为对照，通过流变仪测定离子互补肽EFK11的水凝胶和实施例3得到的复合型水凝胶的流变学性能，如图7所示。由图7可见，相比于离子互补肽EFK11的水凝胶，表面原位合成有磷酸钙纳米颗粒的复合型水凝胶的储能模量G’增加了约10倍，说明原位合成的磷酸钙纳米颗粒对离子互补肽组装体具有较好的交联作用和支持作用，能够有效提高复合水凝胶的强度。
实施例4
(1)配制离子互补肽ELK11(其氨基酸序列为Ac-E(LELK)2LE-COOH)的水溶液，浓度为20.0mmol/L，配制时，使用1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液pH值至10，超声处理以使离子互补肽充分溶解，再调节溶液pH值至7；将配制好的离子互补肽ELK11的水溶液置于4℃环境中静置三天，得到离子互补肽组装体溶液，其原子力显微镜照片如图8a所示。由图8a可见，离子互补肽ELK11自组装形成了纳米纤维结构。
(2)向步骤(1)得到的离子互补肽组装体溶液中加入0.5mol/L的氯化钙溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且氯化钙在混合液中的最终浓度为6.0mmol/L；继续加入0.3mol/L的磷酸氢二钠溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且磷酸氢二钠在混合液中的最终浓度为6.0mmol/L，调节混合液的pH值至6.0，静置反应三天，得到磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶，其原子力显微镜照片如图8b所示。
流变学性能测试：
以离子互补肽ELK11的水凝胶作为对照，通过流变仪测定离子互补肽ELK11的水凝胶和实施例4得到的复合型水凝胶的流变学性能，如图9所示。由图9可见，相比于离子互补肽ELK11的水凝胶，表面原位合成有磷酸钙纳米颗粒的复合型水凝胶的储能模量G’增加了约10倍，说明原位合成的磷酸钙纳米颗粒对离子互补肽组装体具有较好的交联作用和支持作用，能够有效提高复合水凝胶的强度。
下面通过两个对比例与实施例1进行对比，说明离子互补肽对磷酸钙纳米颗粒的粒径分布的控制作用：
对比例1
向纯水中加入0.5mol/L的氯化钙溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且氯化钙在混合液中的最终浓度为8.0mmol/L；继续加入0.3mol/L的磷酸氢二钠溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且磷酸氢二钠在混合液中的最终浓度为8.0mmol/L，调节混合液的pH值至7.5，静置反应三天，其透射电镜照片如图10所示。由图10可见，在纯水中制备得到的磷酸钙纳米颗粒为宽度在100nm左右的片状结构。
对比例2
向纯水中缓慢加入一定量的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)，使其最终浓度为0.05wt％，通过超声使其分散均匀；向P123溶液中加入0.5mol/L的氯化钙溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且氯化钙在混合液中的最终浓度为8.0mmol/L；继续加入0.3mol/L的磷酸氢二钠溶液，采用涡旋振荡器将溶液混合均匀，且磷酸氢二钠在混合液中的最终浓度为8.0mmol/L，调节混合液的pH值至7.5，静置反应三天，其透射电镜照片如图11所示。由图11可见，在P123溶液中制备得到的磷酸钙纳米颗粒为粒径在100nm左右的不规则球形结构。
通过比较实施例1、对比例1和对比例2制备得到的磷酸钙纳米颗粒可知，以离子互补肽自组装形成的组装体作为模板，通过离子互补肽组装体的空间结构能够有效限制磷酸钙纳米颗粒的原位生长，所合成的磷酸钙纳米颗粒的粒径更小，且粒径分布更窄，实现了对磷酸钙纳米颗粒粒径分布的控制。

Claims (9)

1.磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶，其特征在于：包括由离子互补肽自组装形成的组装体，所述组装体的表面原位合成有磷酸钙纳米颗粒；所述离子互补肽的两端部氨基酸残基分别为负电性氨基酸残基，中间为至少两个相连的离子互补单元；所述离子互补单元由负电性氨基酸残基和正电性氨基酸残基在非极性氨基酸残基的间隔下交替排布构成；在所述离子互补肽中，负电性氨基酸残基的个数大于正电性氨基酸残基的个数；
所述离子互补肽的氨基酸序列通式为Ac-X1-(X2-X1-X2-X3)2-X2-X1-COOH，其中，X1为负电性氨基酸残基，X2为非极性氨基酸残基，X3为正电性氨基酸残基。
2.根据权利要求1所述的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶，其特征在于：所述正电性氨基酸残基为赖氨酸残基，所述负电性氨基酸残基为谷氨酸残基，所述非极性氨基酸残基选自缬氨酸残基、异亮氨酸残基、苯丙氨酸残基或亮氨酸残基中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶，其特征在于：所述磷酸钙纳米颗粒的粒径为3-6nm。
4.权利要求1-3任一项所述的磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
配制离子互补肽的水溶液，置于4℃环境中静置以使所述离子互补肽自组装形成组装体，得到离子互补肽组装体溶液；
向得到的离子互补肽组装体溶液中加入氯化钙溶液，混合均匀；继续加入磷酸氢二钠溶液，混合均匀，静置反应，得到所述磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述离子互补肽的水溶液的浓度为5-20mmol/L；所述氯化钙溶液的浓度为0.5mol/L，混合均匀后，氯化钙在混合液中的最终浓度为2.0-8.0mmol/L；所述磷酸氢二钠溶液的浓度为0.3mol/L，混合均匀后，磷酸氢二钠在混合液中的最终浓度为2.0-8.0mmol/L。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：配制所述离子互补肽的水溶液时，需先调节溶液pH值至10，超声处理以使所述离子互补肽充分溶解，再调节溶液pH值至6-8。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在静置反应前，需调节混合液的pH值至6.0-7.5。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在得到离子互补肽组装体溶液时，所述离子互补肽的水溶液需静置三天以使所述离子互补肽自组装形成组装体；在得到所述磷酸钙纳米颗粒与离子互补肽复合型水凝胶时，需静置反应三天。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：采用涡旋振荡器使溶液混合均匀。
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