CN115724915A - 类弹性蛋白多肽粘合剂及其制备方法与应用 - Google Patents
类弹性蛋白多肽粘合剂及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115724915A CN115724915A CN202210987737.1A CN202210987737A CN115724915A CN 115724915 A CN115724915 A CN 115724915A CN 202210987737 A CN202210987737 A CN 202210987737A CN 115724915 A CN115724915 A CN 115724915A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- elastin
- polypeptide
- adhesive
- pyrogallol
- modified
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明公开了类弹性蛋白多肽粘合剂及其制备方法与应用。本发明以生物相容性的类弹性蛋白多肽(SEQ ID NO:1)为基础，充分发掘贻贝粘附化学在生物医学领域的巨大潜力，通过化学改性的方法制备了一种类弹性蛋白多肽粘合剂，它具有粘附强度好和生物相容性好、使用方便等诸多优势。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学材料领域，具体地说，涉及类弹性蛋白多肽粘合剂及其制备方法与应用。
背景技术
组织粘合剂是指具有一定生物相容性和粘合力的生物医学材料。相对于临床上传统的固定及缝合材料，组织粘合剂具有使用方便、创伤小、使用过程痛苦小、手术疤痕小等优点,并且还能够作为止血、抗菌和消炎药物的载体实现药物的定点释放,因此在临床上具有广阔的应用前景。但由于现有的组织粘合剂存在粘合强度、生物相容性、可降解性、安全性等诸多问题的限制，目前临床上使用的几种组织粘合剂还远不能替代传统的缝合线或铆钉等固定材料。
本发明从仿生学的角度出发，以生物相容性的类弹性蛋白多肽为基础，充分发掘贻贝粘附化学在生物医学领域的巨大潜力，通过化学改性的方法制备一种类弹性蛋白多肽粘合剂，它具有粘附强度高、生物相容性好、使用方便等诸多优势，可为组织粘合剂提供新的选择，相关产品将极大丰富组织粘合剂使用者的选择范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的类弹性蛋白多肽粘合剂及其制备方法与应用。
为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种类弹性蛋白多肽，其氨基酸序列为[(VPGVG)2VPGKG(VPGVG)2]25(如SEQ ID NO:1所示)。所述类弹性蛋白多肽及其分子量表征结果见图1。
第二方面，本发明提供类弹性蛋白多肽粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)使所述类弹性蛋白多肽与2,3,4-三羟基苯甲醛发生席夫碱反应，得到邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽；
(2)将邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽溶于水，加入氧化剂，经氧化交联反应得到邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽水凝胶，作为粘合剂。
进一步地，步骤(1)具体为：将所述类弹性蛋白多肽与2,3,4-三羟基苯甲醛在酸性介质中反应，一段时间后加入氰基硼氢化钠(NaBH3CN)继续反应，所得产物进行透析，然后冷冻干燥，得到邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽。
优选地，将所述类弹性蛋白多肽与2,3,4-三羟基苯甲醛在pH4～5的盐酸溶液中反应。
优选地，所述类弹性蛋白多肽和2,3,4-三羟基苯甲醛的摩尔比为(0.5～5)：(1～200)。
优选地，所述2,3,4-三羟基苯甲醛与所述氰基硼氢化钠的摩尔比为1：(1～20)。
优选地，步骤(1)的反应条件为：4～40℃反应2～48h。
步骤(2)具体为：将所述邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽溶于水溶液中，加入氧化剂，充分搅拌，即得邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽水凝胶。
优选地，步骤(2)所述氧化剂选自高碘酸钠、辣根过氧化物酶、过氧化氢等氧化剂中的至少一种，优选高碘酸钠。
优选地，所述邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽与高碘酸钠的摩尔比为1：(1～10)。
优选地，步骤(2)的反应条件为：4～40℃反应0.05～3h。
本发明的邻苯三酚改性类弹性蛋白多肽的合成示意图见图2。
第三方面，本发明提供按照所述方法制备的类弹性蛋白多肽粘合剂。
第四方面，本发明提供所述类弹性蛋白多肽或所述类弹性蛋白多肽粘合剂的以下任一应用：
1)用于生物材料工程；
2)用于组织工程；
3)用于医药、环境领域。
第五方面，本发明提供所述类弹性蛋白多肽粘合剂的使用方法，将所述类弹性蛋白多肽粘合剂涂抹在材料表面，10～40℃固化0.1～3h。经过一段时间固化，即可产生良好的粘附效果。
本发明提供的类弹性蛋白多肽粘合剂与现有粘合剂相比，至少具有以下优势：
(一)本发明以生物相容性的类弹性蛋白多肽为基础，充分发掘贻贝粘附化学在生物医学领域的巨大潜力，通过化学改性的方法制备了一种类弹性蛋白多肽粘合剂，它具有粘附强度好和生物相容性好、使用方便等诸多优势。
(二)本发明使用的原料类弹性蛋白多肽是依据天然弹性蛋白氨基酸序列设计合成的具有弹性蛋白特征的人工多肽，天然弹性蛋白是一种重要的细胞外基质蛋白，其主要功能是赋予所在组织或器官以伸缩性和可逆变形能力。因而在经常受力而变形的器官，如皮肤、动脉血管以及肺中都有大量的弹性蛋白。类弹性蛋白多肽除了具有良好的机械特性外，还具有良好的生物相容性和非免疫原性。通过基因工程和发酵工程技术，可以进行大规模生产，且有着成本低，产量高，易于纯化等优势。所以类弹性蛋白多肽正逐步成为替代现有聚合物的新型组织工程材料,成为极具应用前景的生物材料之一。
(三)天然弹性蛋白作为体内最稳定的蛋白质之一，具有很长的半衰期，由弹性蛋白组成的弹性纤维在天然组织中呈现高度交联状态，进而稳定存在于组织器官中。目前市场上的弹性蛋白通常从富含弹性蛋白的牛和猪组织中获得。然而，由该工艺提取、纯化的弹性蛋白是不溶性的(结构已高度交联)、批次间不稳定性高、且具有潜在的疾病传染风险，因此很难作为标准的生物材料进行后续开发。因此，通过基因工程方法构建并表达的类弹性蛋白多肽生物材料具有巨大潜力。未来作为再生医学和组织工程材料可广泛用于生物粘合剂、软骨修复、神经再生、软组织重建以及心血管组织工程等医疗产业。
(四)使用的改性化学基团2,3,4-三羟基苯甲醛是一种价格低廉，容易获取的化学改性剂，得益于醛基与氨基的高反应活性，该反应容易进行，速度快，且不需要催化剂，反应产物没有毒性。同时，修饰上的邻苯三酚可通过共价交联、氢键、金属配位和疏水作用等多种作用对多种材料表面产生良好的粘附效果。
附图说明
图1为本发明类弹性蛋白多肽及其分子量表征结果。
图2为本发明邻苯三酚改性类弹性蛋白多肽的合成示意图。
图3为本发明较佳实施例中粘合剂对玻璃、聚四氟乙烯、猪皮粘附效果的照片。
图4为本发明较佳实施例中粘合剂对小鼠组织器官粘附效果的照片。
图5为本发明较佳实施例中粘合剂培养成纤维细胞的显微镜照片。
图6为本发明较佳实施例中粘合剂培养成纤维细胞的存活率。
具体实施方式
本发明提供一种类弹性蛋白多肽粘合剂的制备方法。该粘合剂具有良好的生物相容性和粘合强度。
本发明采用如下技术方案：
(1)以类弹性蛋白多肽为原料，通过与2,3,4-三羟基苯甲醛进行反应得到邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽衍生物；
(2)取所述邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽衍生物溶解于水溶液中，加入氧化剂，混合均匀，经氧化交联反应即可制得邻苯三酚改性类弹性蛋白多肽水凝胶；
(3)取所述水凝胶均匀涂抹在材料表面，经过一段时间固化即可得到良好的粘附效果。
上述步骤(1)中，将类弹性蛋白多肽充分溶解于盐酸溶液中，随后将2,3,4-三羟基苯甲醛加入上述溶液进行反应，pH维持在4～5之间，反应一段时间后加入氰基硼氢化钠继续反应，反应结束后在去离子水中进行透析，冷冻干燥，得到邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽衍生物。
上述方法中，所述的类弹性蛋白多肽的氨基酸序列为[(VPGVG)2VPGKG(VPGVG)2]25，其浓度为0.5％～10％。
上述方法中，所述类弹性蛋白多肽：2,3,4-三羟基苯甲醛的摩尔比为(0.5～5)：(1～200)，所述2,3,4-三羟基苯甲醛与氰基硼氢化钠(NaBH3CN)的摩尔比为1：(1～20)。
上述方法中，反应温度为4～40℃，反应的时间为2～48h。
上述步骤(2)中，先将邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽溶于水溶液中，再加入氧化剂高碘酸钠，充分搅拌均匀，经氧化交联反应即可制得邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽水凝胶。
上述方法中，所述邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽：高碘酸钠的摩尔比为1：(1～10)。
上述方法中，所述氧化交联反应的温度为4～40℃，交联时间为0.05～3h。
上述步骤(3)中，将邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽水凝胶涂抹在材料表面，经过一段时间固化即可得到良好的粘附效果。
上述方法中，所述固化温度为10～40℃，固化时间为0.1～3h。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1类弹性蛋白多肽粘合剂的制备
(1)以类弹性蛋白多肽为原料，通过与2,3,4-三羟基苯甲醛进行反应得到邻苯三酚修饰的类弹性蛋白多肽衍生物。
1g类弹性蛋白多肽加入到100mL水溶液中，充分搅拌至完全溶解，得到无色澄清溶液。用1M盐酸调节pH到4，随后10mL溶解有2g 2,3,4-三羟基苯甲醛的DMF溶液滴加到上述溶液中，室温搅拌6h。然后加入2g NaBH3CN粉末，室温搅拌6h。反应结束后，将混合溶液进行透析，透析温度为室温，时间为3天，最后对产物进行冷冻干燥，得到邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽衍生物。
(2)取所述邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽衍生物溶解于水溶液中，加入氧化剂，混合均匀，经氧化交联反应即可制得邻苯三酚改性类弹性蛋白多肽水凝胶。
取1g邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽衍生物溶解于10mL水溶液中，充分搅拌至完全溶解，随后加入2％浓度的高碘酸钠溶液0.5mL。室温下，充分搅拌引发氧化交联反应，该水凝胶具备一定的生物材料粘附能力。
(3)取所述水凝胶均匀涂抹在材料表面，经过一段时间固化即可得到良好的粘附效果。
取所述水凝胶1mL均与涂抹在材料表面，经过10min的固化时间，即可取得良好的粘附效果。
实施例2类弹性蛋白多肽粘合剂的制备
(1)以类弹性蛋白多肽为原料，通过与2,3,4-三羟基苯甲醛进行反应得到邻苯三酚修饰的类弹性蛋白多肽衍生物。
0.3g类弹性蛋白多肽加入到50mL水溶液中，充分搅拌至完全溶解，得到无色澄清溶液。用1M盐酸调节pH到4，随后5mL溶解有1g 2,3,4-三羟基苯甲醛的DMF溶液滴加到上述溶液中，室温搅拌6h。然后加入1g NaBH3CN粉末，室温搅拌6h。反应结束后，将混合溶液进行透析，透析温度为室温，时间为3天，最后对产物进行冷冻干燥，得到邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽衍生物。
(2)取所述邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽衍生物溶解于水溶液中，加入氧化剂，混合均匀，经氧化交联反应即可制得邻苯三酚改性类弹性蛋白多肽水凝胶；
取0.5g邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽衍生物溶解于5mL水溶液中，充分搅拌至完全溶解，随后加入2％浓度的高碘酸钠溶液0.5mL。室温下，充分搅拌引发氧化交联反应，该水凝胶具备一定的生物材料粘附能力。
(3)取所述水凝胶均匀涂抹在材料表面，经过一段时间固化即可得到良好的粘附效果。
取所述水凝胶0.5mL均与涂抹在材料表面，经过5min的固化时间，即可取得良好的粘附效果。结果与实施例1相近。
本发明实施例1制备的粘合剂对玻璃、聚四氟乙烯、猪皮粘附效果的照片见图3。
实验方法：取0.5mL类弹性蛋白多肽衍生物溶液与50μL高碘酸溶液(浓度2％w/v)均匀混合，随后涂布在实验板材表面(面积2.5cm×2.5cm)，将两块板材贴合并按压5min，由此产生的粘合力即可提起至少200g的砝码重量。
本发明实施例1制备的粘合剂对小鼠组织器官粘附效果的照片见图4。
实验方法：取0.2mL类弹性蛋白多肽衍生物溶液与20μL高碘酸溶液(浓度2％w/v)均匀混合，涂布在新鲜提取的小鼠组织器官，包括肌肉、骨骼、皮肤、心脏、肝脏、肺脏等表面，由此产生的粘合力可以牢牢的吸附在湿润的新鲜组织器官表面。
本发明实施例1制备的粘合剂培养成纤维细胞的显微镜照片见图5。
实验方法：种植成纤维细胞前，取该粘合剂在75％的乙醇中浸泡过夜进行消毒，然后用PBS洗净乙醇，并用RPMI 1640培养基浸泡2h。随后取小鼠成纤维细胞L929按照2×106cells/mL的密度种植在粘合剂表面，随后在37℃，5％CO2浓度的培养箱中进行培养，3天后采用钙黄素-AM活细胞检测试剂盒(Beyotime Biotechnology/碧云天生物技术有限公司)进行细胞染色，以观察细胞形态并拍照。
本发明实施例1制备的粘合剂培养成纤维细胞(小鼠成纤维细胞L929)的存活率见图6。
实验方法：采用标准的钙黄素-AM活死细胞检测试剂盒(BeyotimeBiotechnology/碧云天生物技术有限公司)进行检测，统计细胞存活率。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.类弹性蛋白多肽，其特征在于，氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示。
2.类弹性蛋白多肽粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使权利要求1所述类弹性蛋白多肽与2,3,4-三羟基苯甲醛发生席夫碱反应，得到邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽；
(2)将邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽溶于水，加入氧化剂，经氧化交联反应得到邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽水凝胶，作为粘合剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)具体为：将所述类弹性蛋白多肽与2,3,4-三羟基苯甲醛在酸性介质中反应，一段时间后加入氰基硼氢化钠继续反应，所得产物进行透析，然后冷冻干燥，得到邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽；
优选地，将所述类弹性蛋白多肽与2,3,4-三羟基苯甲醛在pH4～5的盐酸溶液中反应。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述类弹性蛋白多肽和2,3,4-三羟基苯甲醛的摩尔比为(0.5～5)：(1～200)；和/或
所述2,3,4-三羟基苯甲醛与所述氰基硼氢化钠的摩尔比为1：(1～20)。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)的反应条件为：4～40℃反应2～48h。
6.根据权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氧化剂选自高碘酸钠、辣根过氧化物酶、过氧化氢中的至少一种；
所述邻苯三酚改性的类弹性蛋白多肽与高碘酸钠的摩尔比为1：(1～10)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)的反应条件为：4～40℃反应0.05～3h。
8.按照权利要求2-7任一项所述方法制备的类弹性蛋白多肽粘合剂。
9.权利要求1所述类弹性蛋白多肽或权利要求8所述类弹性蛋白多肽粘合剂的以下任一应用：
1)用于生物材料工程；
2)用于组织工程；
3)用于医药、环境领域。
10.权利要求8所述类弹性蛋白多肽粘合剂的使用方法，其特征在于，将所述类弹性蛋白多肽粘合剂涂抹在材料表面，10～40℃固化0.1～3h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210987737.1A CN115724915A (zh) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | 类弹性蛋白多肽粘合剂及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210987737.1A CN115724915A (zh) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | 类弹性蛋白多肽粘合剂及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115724915A true CN115724915A (zh) | 2023-03-03 |
Family
ID=85292802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210987737.1A Pending CN115724915A (zh) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | 类弹性蛋白多肽粘合剂及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115724915A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117986340A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-05-07 | 广州暨南大学医药生物技术研究开发中心有限公司 | 一种新型自组装贻贝黏蛋白及应用 |
-
2022
- 2022-08-17 CN CN202210987737.1A patent/CN115724915A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117986340A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-05-07 | 广州暨南大学医药生物技术研究开发中心有限公司 | 一种新型自组装贻贝黏蛋白及应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | An overview of dynamic covalent bonds in polymer material and their applications | |
| US5510121A (en) | Glycosaminoglycan-synthetic polymer conjugates | |
| JP4214051B2 (ja) | エラスチン架橋体およびその製造方法 | |
| EP2150282B1 (en) | Compositions and methods for scaffold formation | |
| EP0200574B1 (en) | A biomaterial comprising a composite material of chitosan derivative and collagen and a process for the production of the same | |
| JP4489437B2 (ja) | 表面コーティングとしての固定化生物活性ヒドロゲルマトリックス | |
| CN111172100B (zh) | 一种控制细胞取向排列的生物3d打印方法 | |
| CN113150561B (zh) | 一种用于3d生物打印的胶原基生物墨水及其制备方法与应用 | |
| CN104403170A (zh) | 一种医用ldpe抗菌塑料及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Advances in photocrosslinkable materials for 3D bioprinting | |
| CN115724915A (zh) | 类弹性蛋白多肽粘合剂及其制备方法与应用 | |
| AU682266B2 (en) | Cell-gels | |
| US20240131222A1 (en) | Transdermal photocuring forming hydrogel with biological activity as well as a preparation method and an application thereof | |
| CN112812329A (zh) | 巯基改性高分子化合物的水凝胶及其制备方法和用途 | |
| CN114652743A (zh) | 一种基于海藻酸钠的一氧化氮供体及其合成方法和应用 | |
| Lee et al. | Cell-interactive polymers for tissue engineering | |
| CN109731147B (zh) | 多功能pcs杂化纳米纤维生物医用弹性体的制备方法及应用 | |
| CN114644739B (zh) | 一种高粘附性水凝胶、制备方法及应用 | |
| CN108440645A (zh) | 一种生物活性多肽及其应用 | |
| WO2023231046A1 (zh) | 一种具有自适应性的促组织再生材料 | |
| CN109762181B (zh) | 改性爱贝芙、水凝胶及制备方法和整形美容材料 | |
| CN112778572A (zh) | 一种可抑制新生血管的胶原基材料及其制备方法 | |
| MXPA96004587A (en) | Geles cellula | |
| Life et al. | 21 Appl. No.: 146,843 22 Filed: Nov. 3, 1993 Related US Application Data | |
| Shekhar et al. | Stimulus-responsive hydrogel for tissue engineering |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |