CN113041390A - 一种应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶的制备方法，将玉米蛋白溶解在二甲基亚砜和水的混合溶剂中，随后将丙烯酸和丙烯酸羟乙酯添加到溶剂体系，以过硫酸铵为引发剂，进行自由基聚合反应，最终制得蛋白质基湿性粘合水凝胶。本发明制备的水凝胶在水环境下对各种材料均展示出优异的粘合强度，该水凝胶可应用于粘合神经并实现神经修复。本发明实现了凝胶软材料在水下高强度粘合并成功应用于神经修复，扩宽了湿性粘合水凝胶的应用范围。
Description
技术领域
本发明属于高分子水凝胶技术领域，涉及应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶的制备方法。
背景技术
臂丛神经撕脱是最严重的神经损伤类型，其损伤因疗程长、疗效差而成为临床治疗的难题，常导致上肢感觉消失、运动功能障碍，同时引起脊髓神经元死亡及周围神经轴突断裂，兼具中枢神经及周围神经系统损伤特征，伤后及时施行撕脱神经回植手术可挽救濒死损伤神经元，减轻继发性损伤，但臂丛神经撕脱修复手续对医生的手术技术要求非常高。臂丛神经组织是具有一定力学强度的软组织（大脑1 kPa，脊髓90-230 kPa，臂丛神经150-300 kPa）。如果能够寻找一种适宜的粘韧导电粘合剂，将撕脱部位粘结起来，通过体内微环境和机械性能的物理刺激效应调控细胞生长发育，促进神经组织的修复和再生，具有十分重要的意义。水凝胶材料可模拟神经再生所需的三维细胞外基质成分，再生轴突可于凝胶孔隙内生长至远端缺损处实现损伤修复。但传统水凝胶存在一些局限性，如粘合力弱，与组织的机械匹配性差等缺点，尚不能作为一种独立治疗手段在临床上应用。
水凝胶是“软物质”材料的代表，并类似细胞外基质的生物材料，由于水合作用，水凝胶材料在体液环境下易于形成水化层而失去粘性，无法实现组织粘合应用。本项目拟从构建湿性粘韧水凝胶体系出发，引入核苷酸分子和疏水链段，通过氢键、静电、疏水等相互作用，有效调控体系内聚力和界面粘结力，破坏水化层结构，获得湿性粘韧水凝胶材料。在细胞水平上筛选适宜机械强度对神经干细胞的再生表达，并利用这种湿性粘合水凝胶作为神经组织粘合剂，有效粘合动物切断的臂丛神经组织，通过对再生神经功能、微结构、电生理、特异基因及蛋白表达等信息进行评估，探究具有可调控粘韧性能的水凝胶促进神经再生的分子机制，为新一代生命组织湿性粘附生物材料的构建提供重要的理论基础和依据。
发明内容
臂丛神经撕脱是最严重的神经损伤类型，回植手术对医生的技术要求极高。因此，湿性界面粘合可作为神经组织损伤愈合的一种极为简单且重要的修复方式，水凝胶是粘合材料最佳选择之一。本发明将玉米蛋白，随后将丙丙烯酸与丙烯酸羟乙酯添加到溶剂体系，与丙烯酸和丙烯酸羟乙酯以过硫酸铵为引发剂，进行聚合反应，最终制得蛋白质基湿性粘合水凝胶。本发明制备的水凝胶在水环境下对各种材料均展示出优异的粘合能力，形成高强度粘合界面，包括：水、海水、酸碱水溶液。并将该水凝胶应用于小鼠的臂丛神经修复，实现了小鼠的神经修复。
本发明的一种应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：
将玉米蛋白、亲水性单体丙烯酸、疏水性单体丙烯酸羟乙酯和过硫酸铵加入到去二甲基亚砜和水的混合溶剂中，搅拌60min至溶解，溶液中上述各物质的质量浓度分别为10g/L～35g/L、100g/L、100g/L、1g/L，将配置好的溶液添加到聚四氟乙烯反应模具中，然后将反应模具置于55-75oC的烘箱中反应6-8小时，最终制得蛋白质基湿性粘合水凝胶；玉米蛋白：亲水性单体丙烯酸：疏水性单体丙烯酸羟乙酯：引发剂过硫酸铵质量比为10～35:100:100:1。
有益效果：本发明将玉米蛋白，随后将丙烯酸与丙烯酸羟乙酯添加到溶剂体系，以过硫酸铵为引发剂，进行自由基聚合反应，最终制得蛋白质基湿性粘合水凝胶。本发明制备的水凝胶在水环境下对各种材料均展示出优异的粘合能力，形成高强度粘合界面，包括：水、海水、酸碱水溶液。并将该水凝胶应用于小鼠的臂丛神经修复，实现了小鼠的神经修复。本发明制备的水凝胶材料实现了凝胶基软材料在神经修复领域的应用研究，对软组织修复具有重要意义。
具体实施例方式
实施例1
将0.1g玉米蛋白、1g亲水性单体丙烯酸、1g疏水性单体丙烯酸羟乙酯和0.01g过硫酸铵加入到10mL二甲基亚砜和水的混合溶剂中，搅拌60min至溶解，溶液中上述各物质的质量浓度分别为10g/L、100g/L、100g/L、1g/L，将配置好的溶液添加到聚四氟乙烯反应模具中，然后将反应模具置于55oC的烘箱中反应8小时，最终制得应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶；玉米蛋白：亲水性单体丙烯酸：疏水性单体丙烯酸羟乙酯：引发剂过硫酸铵质量比为10:100:100:1；
制备的湿性粘合水凝胶可以应用于小鼠的C6神经根的修复，利用湿性粘韧水凝胶粘合神经实验，主要将材料覆盖C6神经前根，直接粘合后根，监测神性修复愈合情况，分别于损伤早期、中期及后期，对再生神经功能、形貌、超微结构、组织学、电生理、特异基因及蛋白表达等进行系统评估测试，对其促神经再生的有效性进行验证。经动物实验研究结果显示本发明制备的湿性粘合水凝胶对小鼠的神经修复具有显著促进作用。
实施例2
将0.15g玉米蛋白、1g亲水性单体丙烯酸、1g疏水性单体丙烯酸羟乙酯和0.01g过硫酸铵加入到10mL二甲基亚砜和水的混合溶剂中，搅拌60min至溶解，溶液中上述各物质的质量浓度分别为15g/L、100g/L、100g/L、1g/L，将配置好的溶液添加到聚四氟乙烯反应模具中，然后将反应模具置于65oC的烘箱中反应7小时，最终制得应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶；玉米蛋白：亲水性单体丙烯酸：疏水性单体丙烯酸羟乙酯：引发剂过硫酸铵质量比为15:100:100:1；
制备的湿性粘合水凝胶可以应用于小鼠的C6神经根的修复，利用湿性粘韧水凝胶粘合神经实验，主要将材料覆盖C6神经前根，直接粘合后根，监测神性修复愈合情况，分别于损伤早期、中期及后期，对再生神经功能、形貌、超微结构、组织学、电生理、特异基因及蛋白表达等进行系统评估测试，对其促神经再生的有效性进行验证。经动物实验研究结果显示本发明制备的湿性粘合水凝胶对小鼠的神经修复具有显著促进作用。
实施例3
将0.25g玉米蛋白、1g亲水性单体丙烯酸、1g疏水性单体丙烯酸羟乙酯和0.01g过硫酸铵加入到10mL二甲基亚砜和水的混合溶剂中，搅拌60min至溶解，溶液中上述各物质的质量浓度分别为25g/L、100g/L、100g/L、1g/L，将配置好的溶液添加到聚四氟乙烯反应模具中，然后将反应模具置于65oC的烘箱中反应7小时，最终制得应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶；玉米蛋白：亲水性单体丙烯酸：疏水性单体丙烯酸羟乙酯：引发剂过硫酸铵质量比为25:100:100:1；
制备的湿性粘合水凝胶可以应用于小鼠的C6神经根的修复，利用湿性粘韧水凝胶粘合神经实验，主要将材料覆盖C6神经前根，直接粘合后根，监测神性修复愈合情况，分别于损伤早期、中期及后期，对再生神经功能、形貌、超微结构、组织学、电生理、特异基因及蛋白表达等进行系统评估测试，对其促神经再生的有效性进行验证。经动物实验研究结果显示本发明制备的湿性粘合水凝胶对小鼠的神经修复具有显著促进作用。
实施例4
将0.30g玉米蛋白、1g亲水性单体丙烯酸、1g疏水性单体丙烯酸羟乙酯和0.01g过硫酸铵加入到10mL二甲基亚砜和水的混合溶剂中，搅拌60min至溶解，溶液中上述各物质的质量浓度分别为30g/L、100g/L、100g/L、1g/L，将配置好的溶液添加到聚四氟乙烯反应模具中，然后将反应模具置于65oC的烘箱中反应7小时，最终制得应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶；玉米蛋白：亲水性单体丙烯酸：疏水性单体丙烯酸羟乙酯：引发剂过硫酸铵质量比为30:100:100:1；
制备的湿性粘合水凝胶可以应用于小鼠的C6神经根的修复，利用湿性粘韧水凝胶粘合神经实验，主要将材料覆盖C6神经前根，直接粘合后根，监测神性修复愈合情况，分别于损伤早期、中期及后期，对再生神经功能、形貌、超微结构、组织学、电生理、特异基因及蛋白表达等进行系统评估测试，对其促神经再生的有效性进行验证。经动物实验研究结果显示本发明制备的湿性粘合水凝胶对小鼠的神经修复具有显著促进作用。
实施例5
将0.35g玉米蛋白、1g亲水性单体丙烯酸、1g疏水性单体丙烯酸羟乙酯和0.01g过硫酸铵加入到10mL二甲基亚砜和水的混合溶剂中，搅拌60min至溶解，溶液中上述各物质的质量浓度分别为35g/L、100g/L、100g/L、1g/L，将配置好的溶液添加到聚四氟乙烯反应模具中，然后将反应模具置于75oC的烘箱中反应6小时，最终制得应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶；玉米蛋白：亲水性单体丙烯酸：疏水性单体丙烯酸羟乙酯：引发剂过硫酸铵质量比为35:100:100:1；
制备的湿性粘合水凝胶可以应用于小鼠的C6神经根的修复，利用湿性粘韧水凝胶粘合神经实验，主要将材料覆盖C6神经前根，直接粘合后根，监测神性修复愈合情况，分别于损伤早期、中期及后期，对再生神经功能、形貌、超微结构、组织学、电生理、特异基因及蛋白表达等进行系统评估测试，对其促神经再生的有效性进行验证。经动物实验研究结果显示本发明制备的湿性粘合水凝胶对小鼠的神经修复具有显著促进作用。
Claims (4)
1.一种应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：
将玉米蛋白、亲水性单体丙烯酸、疏水性单体丙烯酸羟乙酯和过硫酸铵加入到二甲基亚砜和水的混合溶剂中，搅拌60min至溶解，溶液中上述各物质的质量浓度分别为10g/L～35g/L、100g/L、100g/L、1g/L，将配置好的溶液添加到聚四氟乙烯反应模具中，然后将反应模具置于55-75oC的烘箱中反应6-8小时，最终制得蛋白质基湿性粘合水凝胶；玉米蛋白：亲水性单体丙烯酸：疏水性单体丙烯酸羟乙酯：引发剂过硫酸铵质量比为10～35:100:100:1。
2.如权利要求1所述的一种应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：
将0.1g玉米蛋白、1g亲水性单体丙烯酸、1g疏水性单体丙烯酸羟乙酯和0.01g过硫酸铵加入到10mL二甲基亚砜和水的混合溶剂中，搅拌60min至溶解，溶液中上述各物质的质量浓度分别为10g/L、100g/L、100g/L、1g/L，将配置好的溶液添加到聚四氟乙烯反应模具中，然后将反应模具置于55oC的烘箱中反应8小时，最终制得应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶；玉米蛋白：亲水性单体丙烯酸：疏水性单体丙烯酸羟乙酯：引发剂过硫酸铵质量比为10:100:100:1。
3.如权利要求1所述的一种应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：
将0.25g玉米蛋白、1g亲水性单体丙烯酸、1g疏水性单体丙烯酸羟乙酯和0.01g过硫酸铵加入到10mL二甲基亚砜和水的混合溶剂中，搅拌60min至溶解，溶液中上述各物质的质量浓度分别为25g/L、100g/L、100g/L、1g/L，将配置好的溶液添加到聚四氟乙烯反应模具中，然后将反应模具置于65oC的烘箱中反应7小时，最终制得应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶；玉米蛋白：亲水性单体丙烯酸：疏水性单体丙烯酸羟乙酯：引发剂过硫酸铵质量比为25:100:100:1。
4.如权利要求1所述的一种应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：
将0.35g玉米蛋白、1g亲水性单体丙烯酸、1g疏水性单体丙烯酸羟乙酯和0.01g过硫酸铵加入到10mL二甲基亚砜和水的混合溶剂中，搅拌60min至溶解，溶液中上述各物质的质量浓度分别为35g/L、100g/L、100g/L、1g/L，将配置好的溶液添加到聚四氟乙烯反应模具中，然后将反应模具置于75oC的烘箱中反应6小时，最终制得应用于神经修复的蛋白质基湿性粘合水凝胶；玉米蛋白：亲水性单体丙烯酸：疏水性单体丙烯酸羟乙酯：引发剂过硫酸铵质量比为35:100:100:1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210629 |