CN113754556B - 一种基于氨基酸的玻璃、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于氨基酸、肽及衍生物的可生物降解玻璃，及其制备方法和应用，所述玻璃的主要原料为氨基酸、肽及其衍生物或其盐中的一种或者多种的组合。与传统的玻璃相比，本发明的玻璃具有高生物相容性、可生物降解、可3D打印、可堆肥等显著优势，其制备工艺简单、绿色，可有效避免传统玻璃对生态环境的影响；在医药、建材、化工、食品、电子、国防等领域具有广泛的应用，包括但不限制于组织工程、牙齿/骨骼修复、药物缓释、细胞/蛋白质封存、光纤通讯、涂层、精密仪器等。

Description

一种基于氨基酸的玻璃、其制备方法及应用
技术领域：
本发明公开了一种玻璃材料、其制备方法及应用，具体涉及一种基于氨基酸的生物分子玻璃、其制备方法及应用，属于新材料领域。
背景技术：
玻璃一般由二氧化硅、碳酸钙等无机矿物作为主要原料制备而得，是日常生活中最常使用的材料之一。玻璃在自然条件下几乎无法降解，且易于破碎，因此，无论从污染性、危害性、永久性来看，玻璃对环境生态造成的影响都是重大的。
目前已公开了多种玻璃材料、制品及其制造方法，例如，已公开一种硅酸盐玻璃的制造方法、硅酸盐玻璃及硅酸盐玻璃用二氧化硅原料(WO2015/129495 JA 2015.09.03)；已公开一种以β-石英或β-锂辉石固溶体为主要原料的玻璃制品(WO2005/058766 EN2005.06.30)；已公开一种包含二价金属氧化物的硅酸锂玻璃陶瓷和硅酸锂玻璃(WO2013/053864DE 2013.04.18)。
值得提出，佛罗里达大学L.L.亨奇于1969年发明的生物玻璃，主要成分为45％Na2O、25％CaO与25％SiO2和5％P2O5，生物玻璃(也被称为生物活性玻璃)例举性的组成和应用已公开(US4478904A；US6338751B1；US7569105B2)。
上述已公开的玻璃材料及制品的共同之处在于，原料均为无机矿物。目前尚未公开基于氨基酸的生物分子玻璃材料及制备方法。
氨基酸是组成蛋白质的基本单元，肽是两个或两个以上的氨基酸以肽键相连形成的化合物。氨基酸和肽是生命有机体的重要组成部分，在生命体的信息传递、新陈代谢、疾病及衰老等方面扮演者极其重要的角色。以氨基酸为基础的生物分子具有极高的生物相容性，且在生物体内的代谢机制明确、生物可降解。出人意料地，本发明发现氨基酸、肽及其衍生物通过特定的制备工艺，可以得到常温下为玻璃态结构的可生物降解的玻璃，本发明正是基于这一发现得以完成。基于本发明所发现的基于氨基酸的生物分子玻璃，其有望作为新材料，在医药、建材、化工、食品、电子、国防等领域被广泛应用。
发明内容：
本发明的首要目的在于提供一种基于氨基酸的生物分子玻璃以及制备方法，此类玻璃生态环境友好，具有高生物相容性、可生物降解、可3D打印、可堆肥，且制备工艺简单、绿色。
第一方面：上述的基于氨基酸的玻璃，特征在于，其主要原料为形如式(1)的氨基酸、肽及其衍生物，所述主要原料在玻璃中的含量为70wt％以上，优选为80wt％以上，进一步优选为90wt％以上。
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所述的氨基酸包括：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸(蛋氨酸)、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、硒半胱氨酸和吡咯赖氨酸。
所述的肽为n个氨基酸通过肽键缩合而成的分子，其中n≥2，优选地，2≤n≤10。
所述的衍生物为带有氨基(P1)和羧基(P2)保护基的氨基酸、肽，其中：
P1处的保护基包括但不限于Trt、Boc、Fmoc、Cbz/Z、Allyl、C2-C18酰基、苯酰基、萘酰基；P2处的保护基包括但不限于OFm、Otbu、OBzl、OAll、OMe、OEt；
P1处和P2处单独保护，或同时保护。
所述的衍生物还包括：与上述氨基酸分子或肽分子或其衍生物分子结构骨架类似的分子、异构体及其盐。
第二方面，上述的基于氨基酸的玻璃，特征在于，全部由上述氨基酸、肽及衍生物制备而得。
第三方面，上述的基于氨基酸的玻璃，特征在于：
基于氨基酸的玻璃可为下述单一分子制备而得，包含：
单一氨基酸分子、单一肽分子、单一氨基酸衍生物、单一肽衍生物；
也可为两种及两种以上的分子混合制备而得，包含：
氨基酸分子组合物、肽分子组合物、氨基酸衍生物分子组合物、肽分子衍生物组合物、氨基酸分子与肽分子组合物、氨基酸与氨基酸衍生物组合物、氨基酸与肽衍生物组合物、肽与氨基酸衍生物分子组合物、肽与肽衍生物组合物、氨基酸衍生物与肽衍生物组合物、氨基酸与肽与氨基酸衍生物组合物、氨基酸与肽与肽衍生物组合物、氨基酸与氨基酸衍生物与肽衍生物、氨基酸与肽与氨基酸衍生物与肽衍生物组合物。
第四方面，上述的基于氨基酸的玻璃，特征在于，基于氨基酸的玻璃除上述主要原料，还可增加辅助原料，包括：澄清剂、助熔剂、乳浊剂、着色剂中的一种或两种以上的混合物；
其中辅助原料的比例为0～5wt％，优选地，为0～1wt％；
澄清剂包括：氧化锑、硝酸钠、硝酸铵、硫酸钠、硫酸钙、氯化钠、氯化铵中的一种或两种以上的混合物；
助溶剂为：碳酸钠、碳酸钾、碳酸钠、硝酸钾中的一种或两种以上的混合物；
乳浊剂为：冰晶石、氟硅酸钠、磷化锡中的一种或两种以上的混合物；
着色剂为：钴、锰、镍、铁、铜等过渡元素的金属化合物。
第五方面，一种基于氨基酸的玻璃的制备方法，其包括如下步骤：将所述原料在惰性气体氛围下升温至高于熔点温度并保温处理一段时间，然后降温至室温及以下，将降温之后的样品转移至退火炉中进行退火处理。
在本发明的一个优选实施方式中，所述高于熔点温度(Tm)是指高于熔点温度5～200K的温度，优选高于熔点温度10～50K；保温时间为5min～1h，优选地，为15～30min。
在本发明的一个优选实施方式中，所述退火温度为低于玻璃化转变温度(Tg)20～100K的温度，优选低于20～50K；退火处理时间为5min～3h，优选为15min～1h。
在本发明的一个实施方式中，如所述基于氨基酸的玻璃为单一分子的玻璃，包括如下制备步骤：
(1)称取一定质量的氨基酸、肽或衍生物粉末置于研钵中研磨均匀后，转移至坩埚中；
(2)将步骤(1)中装有原料的坩埚在惰性气体氛围下放置在加热设备内；
(3)对步骤(2)的设备进行加热处理，以S1的升温速率将坩埚由室温升温至M1温度，在此温度下保温处理T1时间，其中：
S1为1～50K min-1，优选的，为2～10K min-1；
M1为高于Tm5～200K的温度，优选的，高于Tm 10-50K；
T1为5min～1h，优选的，为15～30min；
(4)对步骤(3)的设备进行降温处理，以S2的降温速率将坩埚降至M2温度，其中：
S2为1～100K min-1，优选的，为50～100K min-1；
M2为273.15K(冰水混合物温度)或293.15～298.15K(室温/常温)；
(5)将步骤(4)的样品转移至温度为M3的退火炉中，恒温T3时间，进行玻璃的退火处理，其中：
M3为低于Tg 20～100K的温度，优选的，低于Tg 20～50K；
T3为5min～3h，优选的，为15min～1h。
如为两种及两种以上分子混合的玻璃，包括如下改进步骤：
(1°)分别称取其一组分粉末，分别置于研钵中研磨均匀后，转移至不同的坩埚中；
(2°)遵循步骤(2-3)；
(3°)将上述融化的组分按照比例混合于同一坩埚，加以适当搅拌使其均匀，混合比例优选为1:1:……；
(4°)将步骤(3°)所得到的的混合物，在M1温度下保温处理Ts时间；
(5°)遵循步骤(4-5)；
或步骤如下：
(6°)分别称取各个组分粉末，按照比例搅拌混合均匀，混合比例优选为1:1:……；
(7°)将混合均匀的粉末置于研钵中研磨均匀后，转移至坩埚中；
(8°)遵循步骤(2-5)。
第六方面，一种基于氨基酸的玻璃的制备方法，其特征在于，如除主要原料之外，添加了辅助原料，步骤如下：
(1)称取主要原料与辅助原料，按照比例混合搅拌均匀、转移至坩埚中；
(2)遵循第五方面的步骤(2-5)。
第七方面，所述的Tm和Tg通过标准的差式扫描量热(DSC)方法测得：
设置DSC的升温速率，优选为10K min-1，以温度为横坐标，以热流为纵坐标，作出曲线，记录样品熔化的初始温度及终止温度，以初始温度及终止温度的中点温度作为Tm；
待升温至高出Tm 20K温度后，保温10min处理；
设置DSC的降温速率，优选为10K min-1，降至273.15K后，保温10min处理；
进行第2次升温，设置DSC的升温速率，优选为10K min-1，以温度为横坐标，以热流为纵坐标，作出曲线，通过外推切线记录玻璃化转变的初始温度及终止温度，以初始温度及终止温度的中点温度作为Tg。
一种基于氨基酸的玻璃，通过上述方法制备得到。
第八方面，本发明的基于氨基酸的玻璃及其制备方法具有如下优点及有益效果：
(1)本发明的基于氨基酸的玻璃具有质地坚硬、脆、透明、透光等性能：硬度介于420～550HV之间，优选地，为500～550HV之间；透明度分布于30％～91％之间，优选地，为80％～91％之间；
(2)本发明的基于氨基酸的玻璃具有较好的玻璃形成能力(GFA)，基于氨基酸的玻璃的脆性指数(m)分布于10～100之间，优选地，为10～50；
(3)本发明的基于氨基酸的玻璃环境友好，具有较高的生物相容性且可生物降解；
(4)本发明的基于氨基酸的玻璃制备工艺简单、可重复性高、绿色且环保；
(5)本发明的基于氨基酸的玻璃可用于增材制造(3D打印)；
(6)本发明的基于氨基酸的玻璃可用于堆肥，极大的减轻传统玻璃对生态环境的破坏。
第九方面，本发明的基于氨基酸的玻璃有以下应用：可应用于医药、建材、化工、食品、电子、国防等领域，包括但不限制于组织工程、牙齿/骨骼修复、药物缓释、细胞/蛋白质封存、光纤通讯、涂层、精密仪器等方面。
第十方面，本发明的基于氨基酸的玻璃可在熔融过程中熔解药物分子，优选地，药物分子为半衰期短的药物分子和/或难溶性药物分子；
所述的药物分子包括肿瘤化疗药物分子、造影剂分子、解热镇痛抗炎分子、中药单体、免疫调节剂及其它中的任意一种或两种以上混合物；
化疗药物分子包括：培美曲塞、氟尿嘧啶、阿霉素、紫杉醇、多烯紫杉醇、长春新碱、顺铂、他莫昔芬、甲地孕酮、戈舍瑞林及其类似物中的任意一种或两种以上的混合物；
造影剂分子包括：硫酸钡、碘制剂(碘化钠、泛影葡胺、碘他拉葡胺、碘克沙酸、碘苯六醇、碘普罗胺、碘必乐、碘曲伦、碘化油、碘苯酯)、18FDG、Gd-DTPA、Mn-DPDP、SPIO及其类似物中的任意一种或两种以上的混合物；
解热镇痛抗炎分子包括：阿司匹林、布洛芬、对乙酰氨基酚、吲哚美辛、尼美舒利、罗非昔布、塞来昔布及其类似物中的任意一种或两种以上的混合物；
中药单体分子包括：姜黄素、川陈皮素、雷公藤甲酯、黄芪、云芝多糖及其类似物中的任意一种或两种以上的混合物；
免疫调节剂包括：糖蛋白、匹多莫德、胸腺素α1、胞壁酰二肽、干扰素γ、白介素-2、左旋咪唑及其类似物中的任意一种或两种以上的混合物；
其它为胰岛素、帕利哌酮、硝苯地平、盐酸雷尼替丁等需要缓释的药物，及其类似物中的任意一种或两种以上的混合物。
其特征在于，可作为皮下包埋剂、口服剂、组织工程支架材料，优选地，原料为具有生物活性的氨基酸、肽或其衍生物，其特征在于，伴随基于氨基酸的玻璃生物降解，实现药物的局部、持续释放。
第十一方面，本发明的基于氨基酸的玻璃可在熔融过程中熔解其它功能性制剂或以涂层形式涂布于玻璃材料表面发挥某种功能，包括但不限于导电、杀菌/防腐、防辐射剂；
导电剂包括：氧化铟锡、石墨、聚乙炔及其类似物中的任意一种或两种以上的混合物；
杀菌/防腐剂包括：纳米银、氯制剂、过氧化物、有机硫、有机溴和含氮硫杂环化合物及其类似物中的任意一种或两种以上的混合物；
防辐射剂包括黑色素、聚酰亚胺及其类似物中的任意一种或两种以上的混合物。
第十二方面，本发明的基于氨基酸的玻璃在熔融过程中熔解药物或功能性制剂的方法，可采用粉末共熔融；也可采用将药物或功能性制剂预溶于良溶剂，与熔融态基于氨基酸的玻璃共混，再去溶剂的制备方法，其特征在于：
药物分子的含量为0.01～25wt％，优选为0.1～1wt％；
功能分子的含量为0.01～5wt％，优选为0.1～1wt％。
附图说明
图1为实施例1所制备的Ac-Lys玻璃在室温下的实物图，可加工成玻璃珠或是玻璃涂层。
图2为实施例1所制备的Ac-Lys玻璃的DSC-TGA图，其熔化温度Tm＝536.70K，在熔点温度时，失重不明显，表明Ac-Lys高温熔化时，并未发生分解。
图3为实施例1所制备的Ac-Lys玻璃的DSC图，其玻璃化转变温度为Tg＝295.10K。
图4为实施例2所制备的Z-Phe-Phe玻璃的核磁氢谱，对比于Z-Phe-Phe原料，峰未发生明显变化，说明肽原料分子经加热熔融及退火处理，化学成分并未发生改变。
图5为实施例2所制备的Z-Phe-Phe玻璃的透光性，可与市售玻璃相媲美。
图6为实施例2所制备的Z-Phe-Phe玻璃的DSC谱，其玻璃化转变温度为Tg＝320.75K。
图7为实施例3所制备的Boc-Gly粉末及Boc-Gly玻璃在偏光显微镜下的图片，证明形成的玻璃为非晶态。
图8为实施例3所制备的Boc-Gly玻璃的生物相容性测试结果，将上述玻璃加工成2cm宽的正方形涂层，将3T3细胞与之共孵育，采用MTT法测试细胞的活性。
图9为实施例4所制备的Boc-Ala玻璃的力学性能测试结果。
图10为实施例4所制备的Boc-Ala玻璃在堆肥土壤样本中的生物降解曲线，玻璃样本的初始质量为42.58mg。
图11为实时例5所制备的混合玻璃的性能测试结果。
图12为实施例5所制备的混合玻璃在人工胃液(遵循中国药典制备方法)中的降解情况。
图13为实施例5所制备的混合玻璃经小鼠灌胃后，小鼠的体重变化。小鼠灌胃周期为5天一次，质量为5mgkg-1，观察周期为30天，灌胃次数共5次。
图14为实施例6所制备的混合玻璃，经3D打印设备，打印出的图案。将混合粉末置于3D打印机的料筒内，设置加热温度为450K。
图15为实施例6所制备的混合玻璃，在动物小鼠模型体内植入后的降解情况。
图16为实施例7所制备的装载胰岛素的基于氨基酸的玻璃，皮下植入小鼠体内后随时间的生物降解情况。
图17为实施例7所制备的装载胰岛素的基于氨基酸的玻璃通过口服灌胃糖尿病小鼠后，小鼠的血糖变化。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但本发明所保护内容不仅限于此。
实施例1
一种基于赖氨酸的玻璃的制备方法包括如下步骤：
(1)称取20mg的N-乙酰-L-赖氨酸(Ac-Lys)粉末置于研钵中研磨均匀后，转移至坩埚中；
(2)将步骤(1)中装有Ac-Lys粉末的坩埚在N2氛围下放置在加热设备内；
(3)对步骤(2)的设备进行加热处理，以10K min-1的升温速率将坩埚由室温升温至600K温度，在此温度下保温处理10min时间；
(4)对步骤(3)的设备进行降温处理，以10K min-1的降温速率将坩埚降至273.15K温度；
(5)将步骤(4)的样品转移至温度为283.15K的退火炉中，恒温20min时间，进行玻璃的退火处理，即得到Ac-Lys玻璃。
图1为实施例1所制备的Ac-Lys玻璃在室温下的实物图，可加工成玻璃珠或是玻璃涂层。
图2为实施例1所制备的Ac-Lys玻璃的DSC-TGA图，其熔化温度Tm＝536.70K，在熔化温度时，失重不明显，表明Ac-Lys高温熔化时，并未发生分解。
图3为实施例1所制备的Ac-Lys玻璃的DSC图，其玻璃化转变温度为Tg＝295.10K。
实施例2
一种基于苯丙氨酸的肽玻璃的制备方法包括如下步骤：
称取50mg的苄氧羰基-苯丙氨酰-苯丙氨酰(Z-Phe-Phe)粉末置于研钵中研磨均匀后，转移至坩埚中；
(2)将步骤(1)中装有Z-Phe-Phe粉末的坩埚在N2氛围下放置在加热设备内；
(3)对步骤(2)的设备进行加热处理，以40K min-1的升温速率将坩埚由室温升温至500K温度，在此温度下保温处理20min时间；
(4)对步骤(3)的设备进行降温处理，以50K min-1的降温速率将坩埚降至273.15K温度；
(5)将步骤(4)的样品转移至温度为283.15K的退火炉中，恒温10min时间，进行玻璃的退火处理，即得到Z-Phe-Phe玻璃。
图4为实施例2所制备的Z-Phe-Phe玻璃的核磁氢谱，对比于Z-Phe-Phe原料，峰未发生明显变化，说明肽原料分子经加热熔融及退火处理，化学成分并未发生改变。
图5为实施例2所制备的Z-Phe-Phe玻璃的透光性，可与市售玻璃相媲美。
图6为实施例2所制备的Z-Phe-Phe玻璃的DSC谱，其玻璃化转变温度为Tg＝320.75K。
实施例3
一种基于甘氨酸的玻璃的制备方法包括如下步骤：
(1)称取30mg的N-叔丁氧羰基-L-甘氨酸(Boc-Gly)粉末置于研钵中研磨均匀后，转移至坩埚中；
(2)将步骤(1)中装有Boc-Gly的坩埚在N2氛围下放置在加热设备内；
(3)对步骤(2)的设备进行加热处理，以10K min-1的升温速率将坩埚由室温升温至600K温度，在此温度下保温处理30min时间；
(4)对步骤(3)的设备进行降温处理，以10K min-1的降温速率将坩埚降至273.15K温度；
(5)将步骤(4)的样品转移至温度为283.15K的退火炉中，恒温30min时间，进行玻璃的退火处理，即得到Boc-Gly玻璃。
图7为实施例3所制备的Boc-Gly粉末及Boc-Gly玻璃在偏光显微镜下的图片，证明形成的玻璃为非晶态。
图8为实施例3所制备的Boc-Gly玻璃的生物相容性测试结果，将上述玻璃加工成2cm宽的正方形涂层，将3T3细胞与之共孵育，采用MTT法测试细胞的活性。需要说明的是，实施例3所制备的玻璃在中性水溶液中不会溶解。
实施例4
一种基于丙氨酸的玻璃的制备方法包括如下步骤：
(1)称取20mg的N-叔丁氧羰基-L-丙氨酸(Boc-Ala)粉末置于研钵中研磨均匀后，转移至坩埚中；
(2)将步骤(1)中装有Boc-Ala粉末的坩埚在N2氛围下放置在加热设备内；
(3)对步骤(2)的设备进行加热处理，以5K min-1的升温速率将坩埚由室温升温至650K温度，在此温度下保温处理5min时间；
(4)对步骤(3)的设备进行降温处理，以20K min-1的降温速率将坩埚降至273.15K温度；
(5)将步骤(4)的样品转移至温度为283.15K的退火炉中，恒温10min时间，进行玻璃的退火处理，即得到Boc-Ala玻璃。
图9为实施例4所制备的Boc-Ala玻璃的力学性能测试结果。
图10为实施例4所制备的Boc-Ala玻璃在堆肥土壤样本中的生物降解曲线，玻璃样本的初始质量为42.58mg。
实施例5
一种基于苯丙氨酸及谷氨酸的玻璃的制备方法包括如下步骤：
(1)称取10mg的L-苯丙氨酸乙酯粉末(Phe-OEt)及10mgN-叔丁氧羰基-L-谷氨酸二甲酯(Boc-Glu-dME)粉末置于研钵中研磨均匀，添加0.1wt％的硫酸铜粉末，研磨均匀后转移至坩埚中；
(2)将步骤(1)中装有混合氨基酸的坩埚在N2氛围下放置在加热设备内；
(3)对步骤(2)的设备进行加热处理，以10K min-1的升温速率将坩埚由室温升温至550K温度，在此温度下保温处理10min时间；
(4)对步骤(3)的设备进行降温处理，以10K min-1的降温速率将坩埚降至273.15K温度；
(5)将步骤(4)的样品转移至温度为283.15K的退火炉中，恒温10min时间，进行玻璃的退火处理，即得到Phe-OEt/Boc-Glu-dME的混合玻璃。
图11为实施例5所制备的混合玻璃的性能测试结果。
图12为实施例5所制备的混合玻璃在人工胃液(遵循中国药典制备方法)中的降解情况。
图13为实施例5所制备的混合玻璃经小鼠灌胃后，小鼠的体重变化。小鼠灌胃周期为5天一次，质量为5mgkg-1，观察周期为30天，灌胃次数共5次。
实施例6
一种基于活性肽及氨基酸衍生物的玻璃的制备方法包括如下步骤：
(1)称取10mg免疫活性肽Val-Gln-Pro-Ile-Pro-Tyr粉末及10mgN-叔丁氧羰基-L-精氨酸甲酯(Boc-L-Arg-OMe)粉末置于研钵中研磨均匀，后转移至坩埚中；
(2)将步骤(1)中装有混合混合粉末的坩埚在N2氛围下放置在加热设备内；
(3)对步骤(2)的设备进行加热处理，以10K min-1的升温速率将坩埚由室温升温至450K温度，在此温度下保温处理20min时间；
(4)对步骤(3)的设备进行降温处理，以10K min-1的降温速率将坩埚降至273.15K温度；
(5)将步骤(4)的样品转移至温度为283.15K的退火炉中，恒温10min时间，进行玻璃的退火处理，即得到混合玻璃。
图14为实施例6所制备的混合玻璃，经3D打印设备，打印出的图案。将混合粉末置于3D打印机的料筒内，设置加热温度为450K。
图15为实施例6所制备的混合玻璃，在动物小鼠模型体内植入后的降解情况。
实施例7
一种装载胰岛素的基于氨基酸的玻璃的制备方法包括如下步骤：
(1)称取50mg免疫活性肽Val-Gln-Pro-Ile-Pro-Tyr粉末置于研钵中研磨均匀，后转移至坩埚中；
(2)将步骤(1)中装有混合混合粉末的坩埚在N2氛围下放置在加热设备内；
(3)对步骤(2)的设备进行加热处理，以10K min-1的升温速率将坩埚由室温升温至450K温度，在此温度下保温处理10min时间，后降温至330K；
(4)称取胰岛素粉末5mg置于研钵中研磨均匀，后转移至步骤(3)的坩埚中，搅拌均匀，在此温度下保温处理10min时间使其熔解；
(5)对步骤(4)的设备进行降温处理，以20K min-1的降温速率将坩埚降至273.15K温度；
(6)将步骤(5)的样品转移至温度为273.15K的退火炉中，恒温20min时间，进行玻璃的退火处理，即得到装载胰岛素的基于氨基酸的玻璃。
图16为实施例7所制备的装载胰岛素的基于氨基酸的玻璃，皮下植入小鼠体内后随时间的生物降解情况。
图17为实施例7所制备的装载胰岛素的基于氨基酸的玻璃通过口服灌胃糖尿病小鼠后，小鼠的血糖变化。

Claims (10)

1.一种基于氨基酸的玻璃，其特征在于，所述玻璃的主要原料为式(1)所示的氨基酸、肽及其衍生物或其盐中的一种或者多种的组合，所述主要原料在玻璃中的含量为70wt％以上；所述玻璃硬度介于420～550HV之间，所述玻璃的透明度为30％以上；
Figure FDA0003802350120000011
所述的氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、硒半胱氨酸和吡咯赖氨酸中的一种或者多种的组合；
所述的肽是指n个上述氨基酸通过肽键缩合形成的分子，其中n≥2；
所述氨基酸或肽的衍生物是指：氨基P1和/或羧基P2上具有保护基的氨基酸或肽，其中：
所述氨基P1上的保护基选自Trt、Boc、Fmoc、Cbz/Z、Allyl、C2-C18酰基、苯酰基、萘酰基中的任意一种或者多种的组合；
所述羧基P2上的保护基选自OFm、Otbu、OBzl、OAll、OMe、OEt中的任意一种或者多种的组合；
所述氨基P1和羧基P2被单独保护，或被同时保护。
2.根据权利要求1所述的基于氨基酸的玻璃，其特征在于，所述玻璃完全由所述氨基酸、肽及衍生物制备而得。
3.根据权利要求1所述的基于氨基酸的玻璃，其特征在于，所述玻璃由下述单一分子制备而得：单一氨基酸分子、单一肽分子、单一氨基酸衍生物、单一肽衍生物；或者，
所述玻璃由两种及两种以上的分子混合组成，所述组合包括：
氨基酸分子组合物、肽分子组合物、氨基酸衍生物分子组合物、肽分子衍生物组合物、氨基酸分子与肽分子组合物、氨基酸与氨基酸衍生物组合物、氨基酸与肽衍生物组合物、肽与氨基酸衍生物分子组合物、肽与肽衍生物组合物、氨基酸衍生物与肽衍生物组合物、氨基酸与肽与氨基酸衍生物组合物、氨基酸与肽与肽衍生物组合物、氨基酸与氨基酸衍生物与肽衍生物、氨基酸与肽与氨基酸衍生物与肽衍生物组合物。
4.根据权利要求1所述的基于氨基酸的玻璃，其特征在于，所述玻璃还包括辅助原料，所述辅助原料选自澄清剂、助熔剂、乳浊剂、着色剂中的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于氨基酸的玻璃，其特征在于，所述玻璃硬度介于500～550HV之间；所述玻璃的透明度为60％以上。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的基于氨基酸的玻璃，其特征在于，所述玻璃的脆性指数(m)为10～100之间。
7.根据权利要求1-6所述的基于氨基酸的玻璃的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将所述原料在惰性气体氛围下升温至高于熔点温度(Tm)，并保温处理一段时间，然后降温至室温及以下，将降温之后的样品转移至退火炉中进行退火处理。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述高于熔点温度是指高于熔点温度5～200K的温度；保温时间为5min～1h。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述退火温度为低于玻璃化转变温度(Tg)20～100K的温度；退火处理时间为5min～3h。
10.根据权利要求1-6所述的基于氨基酸的玻璃的用途，所述用途包括：用于增材制造、堆肥、组织工程、牙齿或骨骼修复、药物缓释、细胞或蛋白质封存、光纤通讯、涂层、精密仪器。
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