CN110527662A - 一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料及其应用，属于材料化学领域，涉及一种生物医学材料。由以下方法制备而成：首先，将N,N′‑二苯甲酰基‑L‑胱氨酸作为反应底物，以一缩二乙二醇对其加以修饰，得到一种胱氨酸类凝胶因子(DBC‑DG)；其次，将该凝胶因子配制成聚乙二醇溶液，继而加入蒸馏水，摇匀后即得。冷冻干燥后的凝胶材料呈现三维网或类蜂窝状结构。本发明提供的方法简便易行，制备的凝胶材料在生命体内生物相容性好、易降解，可在组织再生工程领域用于细胞培养，亦可作为药物支架或载体用于临床治疗，具有极大的实用价值。

Description

一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料及其应用
技术领域
本发明属于材料化学领域，涉及一种生物医学材料，更具体涉及一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料及其应用。
背景技术
由小分子间通过非共价键相互作用(如：氢键、范德华力、π-π堆积等)自组装而成的超分子水凝胶，因其在智能响应材料制备、药物控释、食品加工等方面有着巨大的应用前景，正逐渐成为科研工作者的研究热点。与聚合物水凝胶相比，超分子水凝胶具有以下优点：1.可直接利用生物相容性强且易降解的小分子物质进行胶凝，以满足在生命体应用的需求；2.由于非共价作用的瞬时特性，所形成的超分子网络具备在变形或破坏后恢复其机械性能的可逆性；3.由超分子水凝胶制备的生物功能材料对不同物理、化学或生物刺激能够展现出一定的响应性。因此，合理调控超分子水凝胶的自组装和自拆卸过程，可为新型功能材料的设计、开发与研制提供一定的策略帮助。
作为一类聚醚型化合物，聚乙二醇(PEG)不仅与水和大多数有机试剂互溶，而且在生命体的组织液中亦具有一定的相溶性，并且毒副作用极低，常用于医药、卫生、食品、化工等领域。当把PEG和其它分子耦合时，它的多数优良性质也会转移到结合物中。基于PEG的可注射原位水凝胶，具有优异的生物相容性和可降解性，在负载药物后被注射到给药部位，能够达到相应的缓释治疗效果。胱氨酸是人体非必须的氨基酸之一，存在于许多蛋白质、谷胱甘肽中。由于价廉易得且对人体、环境无害，具有诸多理化性质的胱氨酸在食品、医药、农业中得到大量运用，其中应用最广泛的是它的左旋体——L-胱氨酸。将L-胱氨酸基团引入凝胶因子的设计中，不仅能够提高水凝胶的生物相容性，而且可以拓宽其医用研究领域。因此，L-胱氨酸类小分子水凝胶可作为一类非常有潜力的生物材料。
由于L-胱氨酸中含有活性基团(氨基和羧基)，因此经过修饰后可得到具有生物活性的衍生物。鉴于目前胱氨酸类可注射原位凝胶的报道相对较少，因而设计新型的凝胶因子并开发相应的可注射原位凝胶具有十分重要的意义。
发明内容
为丰富功能化小分子凝胶材料的种类，并克服传统凝胶制剂制备工艺复杂、不易降解的缺陷，同时探索胱氨酸类小分子凝胶材料更广泛的应用价值，本发明在充分认识到现有技术存在不足的基础上，提供了一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料及其应用。该方法选择胱氨酸衍生物——N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸(DBC)作为反应底物，以一缩二乙二醇(DG)对其加以修饰，得到一种胱氨酸衍生物凝胶因子(DBC-DG)。将其溶解于PEG-H2O混合体系中，继而凝胶化，最终得到一种注射型小分子凝胶材料。该方法流程简单、操作方便、安全环保，提供的凝胶材料生物相容性好、易降解，可作为药物载体注射至生物体内，具有极大的医用前景。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料制备方法，其包含如下步骤：
A.胱氨酸衍生物的制备：首先，将一定量N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸(DBC)溶解在一缩二乙二醇(DG)中，形成N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸(DBC)的一缩二乙二醇(DG)溶液，称为DG液；接着，向其中滴加酸性浓溶液作催化剂，回流一段时间后得到澄清溶液，倒入冰水混合液中，得到一种透明的凝胶态物质；最后，将该凝胶态物质抽滤，并以5-15℃去离子水淋洗多次，真空干燥后即得胱氨酸衍生物DBC-DG。
B.可注射小分子凝胶材料的制备：首先，将一定量上述纯化后的胱氨酸衍生物DBC-DG加入至聚乙二醇(PEG)中，加热使之完全溶解，配制成聚乙二醇溶液；其次，向DBC-DG的聚乙二醇溶液中加入蒸馏水，混匀后静置一定时间，最终得到稳定的注射型胱氨酸类小分子凝胶材料。
优选所述的步骤A中，DBC与DG反应的摩尔比为1:2；酸性浓溶液中的酸性物质起催化作用，优选为HCl、H2SO4、HNO3、H3PO4中的单一或组合成分，浓度为4.0-7.7mol/L，滴加量为每20mL反应体系对应0.1-2.0mL酸性浓溶液；回流温度为125-135℃，回流时间为4-6小时；冰水混合液与DG液的体积比为(1-5):1，优选3:1；真空干燥温度为60-80℃，真空干燥时间为6-12小时。
优选所述的步骤B中，聚乙二醇优选为医用级的PEG300、PEG400、PEG600；加入蒸馏水后，DBC-DG的浓度为7.5-10.5g/L，加入蒸馏水的体积与PEG的体积比为(1-3):1，溶解温度为80-90℃。
进一步优选本发明实施的具体工艺过程为：
首先，配制好0.05-0.15mol/L N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸(DBC)的一缩二乙二醇(DG)溶液，向其中滴加0.4-1.0mL浓度为4.0-7.7mol/L的HCl、H2SO4、HNO3、H3PO4的单一或组合溶液，并于125-135℃下回流4-6小时；其次，将回流液冷却至室温后倒入冰水混合液中(冰水混合液与DG液的体积比为3:1)，得到一种透明的凝胶态物质；随后，将该凝胶态物质抽滤，并以5-15℃去离子水淋洗多次，60-80℃下真空干燥6-12小时得到酯化胱氨酸衍生物(DBC-DG)；最后，将DBC-DG的聚乙二醇溶液于80-90℃下加热，使之完全溶解，继续向其中加入两倍体积的蒸馏水，DBC-DG的浓度为7.5-10.5g/L，混匀后静置数分钟，即得到稳定的注射型胱氨酸类小分子凝胶材料。
本发明的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料，主要由胱氨酸衍生物小分子DBC-DG与PEG-H2O混合溶剂构成，冷冻干燥后呈三维网(或类蜂窝)状结构。
本发明所得注射型胱氨酸类小分子凝胶材料，可作为药物(如：维生素B12(VB12)等)负载的支架或载体，用于靶向缓释治疗药物的负载，对患者进行靶向缓释治疗，亦可作为细胞培养载体，用于组织再生工程。
将VB12分别以200mg/L、250mg/L、300mg/L的浓度负载于该种胱氨酸类小分子凝胶材料中，每隔一定时间取上层缓冲液，以紫外-可见分光光度法测试，结果显示：VB12的缓释率均达到55％以上。
将人脐静脉内皮细胞(HUVEC)、鼠胚胎成纤维细胞(NIH-3T3)置于干凝胶薄膜沉积的96孔板中，在细胞培养箱中培养，每隔一定时间用2μmol/L的钙黄绿素-AM(Calcein-AM)染色，并用荧光倒置显微镜观察其活力情况。同时，用Cell Counting Kit-8(CCK-8)法对细胞增殖情况进行检测分析，结果显示：随着培养时间的延长，凝胶薄膜上的细胞均出现了一定程度增殖，且与商用细胞培养板培养的细胞相比，增值情况相似，说明该胱氨酸类小分子凝胶材料具有良好的生物相容性。
另外，将该胱氨酸类小分子物质的PEG溶液注射至小鼠体内，随即在注射部位能够形成原位凝胶，其在小鼠体内可保持5天以上，之后被降解或代谢。
本发明的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料，选择N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸(DBC)作为反应底物，以一缩二乙二醇(DG)对其加以修饰，得到一种胱氨酸衍生物(DBC-DG)，将该衍生物溶解于PEG-H2O的混合溶剂中，继而凝胶化，最终制备而成。与现有技术相比，本发明提供的方法流程极为简便，制备的凝胶材料易降解、生物相容性好，并且对药物的缓释效果优异，可作为药物支架或载体用于临床治疗，具有极大的实用前景。
附图说明
为了更详实表述该发明实施例的技术方案，以下对实施例描述中所使用的附图作简单介绍。显然，以下描述中的附图仅为本发明的一些实施例附图，对于相关领域普通技术人员来讲，在未付诸创造性劳动的前提下，还可依据此类附图获得其它的附图。
图1为本发明一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料胶凝因子的合成路线图；
图2为本发明一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料的形成过程示意图；
图3为本发明一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料的干凝胶扫描电子显微镜照片；
图4为本发明一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料对VB12的药物控释效果图；
图5为本发明一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料细胞培养的荧光倒置显微镜照片；
图6为本发明一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料的细胞增殖行为图；
图7为本发明一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料的体外预实验示意图；
图8为本发明一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料在小鼠体内的成胶和降解过程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，使本领域技术人员能够更好地理解本发明，以下结合附图与实施例对本发明的实施方式作进一步详细地阐述。
实施例1
首先，配制0.05mol/L N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸的一缩二乙二醇溶液，向其中滴加0.4mL浓度为7.7mol/L的HCl溶液，并于125℃下回流4小时；其次，将回流液冷却至室温后倒入三倍体积的冰水混合液中，得到一种透明的凝胶态物质；随后，将该凝胶态物质抽滤，并以5℃去离子水淋洗多次，60℃真空干燥6小时后得到酯化胱氨酸衍生物(DBC-DG)；最后，将DBC-DG的聚乙二醇(PEG600)溶液于80℃下加热，使之完全溶解，继续向其中加入两倍体积的蒸馏水(DBC-DG的浓度7.5g/L)，混匀后静置数分钟，即得到稳定的注射型胱氨酸类小分子凝胶材料。
将VB12以200mg/L的浓度负载于该种胱氨酸类小分子凝胶材料中，每隔一定时间取上层缓冲液，以紫外-可见分光光度法考察缓释效果；将人脐静脉内皮细胞(HUVEC)悬液置于干凝胶薄膜沉积的96孔板中，在细胞培养箱中培养，每隔一定时间用2μmol/L的钙黄绿素-AM(Calcein-AM)染色，并以荧光倒置显微镜观察其活力情况，同时用Cell CountingKit-8(CCK-8)法对细胞增殖情况进行检测分析；另外，将该胱氨酸类小分子物质的PEG溶液注射至小鼠体内，观察其胶凝状态及降解或代谢情况。
对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行稳定性分析，得到如图2所示的结果。由图可见，该凝胶材料具有热可逆性。
对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料的干凝胶进行微观形貌分析，得到如图3所示的结果。由图可见，冷冻干燥后的凝胶材料主要呈三维网(或类蜂窝)状结构。
对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行药物控释研究，得到如图4所示的结果。由图可知，维生素B12在100小时左右达到缓释平衡，缓释率达55％，说明该凝胶材料对维生素B12具有良好的缓释效果。
对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行人脐静脉内皮细胞(HUVEC)培养，得到如图5和图6所示的结果。由图5可知，随着培养时间的延长，凝胶薄膜上的细胞出现了一定程度增殖，在第七天完全铺满培养板；由图6可见，相对于初始投入量，HUVEC在第七天的增值量超过其6倍，且与商用细胞培养板培养的细胞相比，增值情况相似，说明该胱氨酸类小分子凝胶材料具有良好的生物相容性。
对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行体外预实验研究，得到如图7所示的结果。由图可见，将该胱氨酸类小分子物质的PEG600溶液注射至两倍体积的水中，随即出现絮状体，3分钟内便可形成稳定凝胶。
对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行活体注射研究，得到如图8所示的结果。由图可知，将该胱氨酸类小分子物质的PEG600溶液注射至小鼠体内，随即在注射部位形成原位凝胶，其在小鼠体内可保持5天以上，之后被降解或代谢，且对小鼠生长状况几乎无影响，说明该凝胶材料在生物体内具有一定的稳定性和相容性。
实施例2
首先，配制0.08mol/L N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸的一缩二乙二醇溶液，向其中滴加0.7mL浓度为6.0mol/L的H2SO4溶液，并于130℃下回流5小时；其次，将回流液冷却至室温后倒入三倍体积的冰水混合液中，得到一种透明的凝胶态物质；随后，将该凝胶态物质抽滤，并以10℃去离子水淋洗多次，70℃真空干燥9小时后得到酯化胱氨酸衍生物(DBC-DG)；最后，将DBC-DG的聚乙二醇(PEG400)溶液于85℃下加热，使之完全溶解，继续向其中加入两倍体积的蒸馏水(DBC-DG的浓度9.0g/L)，混匀后静置数分钟，即得到稳定的注射型胱氨酸类小分子凝胶材料。
将VB12以250mg/L的浓度负载于该种胱氨酸类小分子凝胶材料中，每隔一定时间取上层缓冲液，以紫外-可见分光光度法考察缓释效果；将鼠胚胎成纤维细胞(NIH-3T3)悬液置于干凝胶薄膜沉积的96孔板中，在细胞培养箱中培养，每隔一定时间用2μmol/L的钙黄绿素-AM(Calcein-AM)染色，并以荧光倒置显微镜观察其活力情况，同时用Cell CountingKit-8(CCK-8)法对细胞增殖情况进行检测分析；另外，将该胱氨酸类小分子物质的PEG溶液注射至小鼠体内，观察其胶凝状态及降解或代谢情况。
对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行稳定性分析，得到类似如图2所示的热可逆性结果；对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料的干凝胶进行微观形貌分析，得到类似如图3所示的扫描电子显微镜照片；对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行药物控释研究，得到类似如图4所示的缓释效果；对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行鼠胚胎成纤维细胞(NIH-3T3)培养，得到类似如图5和图6所示的结果；对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行体外预实验研究，得到类似如图7所示的结果；对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行活体注射研究，得到类似如图8所示的结果。
实施例3
首先，配制0.10mol/L N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸的一缩二乙二醇溶液，向其中滴加1.0mL浓度为4.0mol/L的HNO3、H3PO4组合溶液，并于135℃下回流6小时；其次，将回流液冷却至室温后倒入三倍体积的冰水混合液中，得到一种透明的凝胶态物质；随后，将该凝胶态物质抽滤，并以15℃去离子水淋洗多次，75℃真空干燥12小时后得到酯化胱氨酸衍生物(DBC-DG)；最后，将DBC-DG的聚乙二醇(PEG300)溶液于90℃下加热，使之完全溶解，继续向其中加入两倍体积的蒸馏水(DBC-DG的浓度10.5g/L)，混匀后静置数分钟，即得到稳定的注射型胱氨酸类小分子凝胶材料。
将VB12以300mg/L的浓度负载于该种胱氨酸类小分子凝胶材料中，每隔一定时间取上层缓冲液，以紫外-可见分光光度法考察缓释效果；将鼠胚胎成纤维细胞(NIH-3T3)悬液置于干凝胶薄膜沉积的96孔板中，在细胞培养箱中培养，每隔一定时间用2μmol/L的钙黄绿素-AM(Calcein-AM)染色，并以荧光倒置显微镜观察其活力情况，同时用Cell CountingKit-8(CCK-8)法对细胞增殖情况进行检测分析；另外，将该胱氨酸类小分子物质的PEG溶液注射至小鼠体内，观察其胶凝状态及降解或代谢情况。
对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行稳定性分析，得到类似如图2所示的热可逆性结果；对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料的干凝胶进行微观形貌分析，得到类似如图3所示的扫描电子显微镜照片；对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行药物控释研究，得到类似如图4所示的缓释效果；对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行鼠胚胎成纤维细胞(NIH-3T3)培养，得到类似如图5和图6所示的结果；对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行体外预实验研究，得到类似如图7所示的结果；对上述制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料进行活体注射研究，得到类似如图8所示的结果。
以上所述实施方式仅为本发明做进一步描述，然而本发明并非局限于此，凡在不脱离本发明核心情况下所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
A.胱氨酸衍生物的制备：首先，将一定量N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸(DBC)溶解在一缩二乙二醇(DG)中，形成N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸(DBC)的一缩二乙二醇(DG)溶液，称为DG液；接着，向其中滴加酸性浓溶液作催化剂，回流一段时间后得到澄清溶液，倒入冰水混合液中，得到一种透明的凝胶态物质；最后，将该凝胶态物质抽滤，并以5-15℃去离子水淋洗多次，真空干燥后即得胱氨酸衍生物DBC-DG；
B.可注射小分子凝胶材料的制备：首先，将一定量上述纯化后的胱氨酸衍生物DBC-DG加入至聚乙二醇(PEG)中，加热使之完全溶解，配制成聚乙二醇溶液；其次，向DBC-DG的聚乙二醇溶液中加入蒸馏水，混匀后静置一定时间，最终得到稳定的注射型胱氨酸类小分子凝胶材料。
2.按照权利要求1所述的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料制备方法，其特征在于，所述步骤A中，DBC与DG反应的摩尔比为1:2。
3.按照权利要求1所述的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料制备方法，其特征在于，步骤A中，酸性浓溶液中的酸性物质起催化作用，为HCl、H2SO4、HNO3、H3PO4中的单一或组合成分，浓度为4.0-7.7mol/L，滴加量为每60mL反应体系对应0.1-2.0mL酸性浓溶液。
4.按照权利要求1所述的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料制备方法，其特征在于，步骤A中，回流温度为125-135℃，回流时间为4-6小时。
5.按照权利要求1所述的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料制备方法，其特征在于，步骤A中，冰水混合液与DG液的体积比为(1-5):1，优选3:1；真空干燥温度为60-80℃，真空干燥时间为6-12小时。
6.按照权利要求1所述的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料制备方法，其特征在于，步骤B中，聚乙二醇优选为医用级的PEG300、PEG400、PEG600；加入蒸馏水后，DBC-DG的浓度为7.5-10.5g/L，加入蒸馏水的体积与PEG的体积比为(1-3):1，溶解温度为80-90℃。
7.按照权利要求1所述的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料制备方法，其特征在于，所得凝胶材料主要由胱氨酸类小分子DBC-DG与PEG-H2O混合溶剂构成，冷冻干燥后呈三维网或类蜂窝状结构。
8.按照权利要求1-7任一项所述方法制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料。
9.按照权利要求1-7任一项所述方法制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料的应用，作为注射用药物负载的支架或载体，用于靶向缓释治疗药物的负载。
10.按照权利要求1-7任一项所述方法制备得到的一种注射型胱氨酸类小分子凝胶材料的应用，作为细胞培养载体，用于组织再生工程。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114619689A (zh) * 2020-12-17 2022-06-14 赣南师范大学 连续制备再生天然高分子膜的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090117656A1 (en) * 2005-11-24 2009-05-07 Mitsuru Akashi Stimuli-responsive degradable gel
CN104109239A (zh) * 2014-07-13 2014-10-22 成都市绿科华通科技有限公司 医用微孔型聚乙二醇材料

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090117656A1 (en) * 2005-11-24 2009-05-07 Mitsuru Akashi Stimuli-responsive degradable gel
CN104109239A (zh) * 2014-07-13 2014-10-22 成都市绿科华通科技有限公司 医用微孔型聚乙二醇材料

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JINLIAN ZHONG等: "A pH-/thermo-responsive hydrogel formed from N,N′-dibenzoyl-l-cystine: properties, self-assembly structure and release behavior of SA", 《RSC ADV.》 *
SUBHAJIT GHOSH等: "Thermoreversible as Well as Thermoirreversible Organogel Formation by l-Cysteine-Based Amphiphiles with Poly(ethylene glycol) Tail", 《LANGMUIR》 *
钟金莲 等: "N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸构筑超分子凝胶的自组装结构及药物缓释性能研究", 《中国化学会第十六届胶体与界面化学会议论文摘要集》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114619689A (zh) * 2020-12-17 2022-06-14 赣南师范大学 连续制备再生天然高分子膜的方法
CN114619689B (zh) * 2020-12-17 2023-11-03 赣南师范大学 连续制备再生天然高分子膜的方法

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