CN116407618B - 一种缓释生长因子温敏性凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物凝胶技术领域,且公开了一种缓释生长因子温敏性凝胶的制备方法,以甘氨酸‑精氨酸‑甘氨酸‑天冬氨酸‑丝氨酸五肽和牛磺酸为反应物,利用1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐缩合剂发生缩聚反应,生成一种新型的含磺酸多肽链。然后将壳聚糖溶液、甘油磷酸盐溶液、含磺酸多肽链三者共混,得到一种多肽壳聚糖温敏性水凝胶。血管内皮生长因子对类肝素分子具有较好的亲和力,因此利用范德华力等通过物理吸附使之负载于多肽壳聚糖温敏性水凝胶,得到缓释生长因子温敏性凝胶具有优异的温度‑pH响应性。
Description
技术领域
本发明涉及生物凝胶技术领域,具体为一种缓释生长因子温敏性凝胶的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展,为了控制疾病对人生命安全造成的巨大影响,人们对生长因子进行了研究和探索,其中血管内皮生长因子对细胞的修复、再生等具有重要意义。血管内皮生长因子最初是从牛垂体滤泡星状细胞培养物中纯化分离出的一种高度特异的结合因子,可以直接作用于血管内皮细胞,促进血管形成。
传统水凝胶存在成本较高、生物相容性较差、性能单一、响应速度慢等一些缺点,导致其应用领域受限,因此近年来,智能型水凝胶受到了众多科学家的青睐。主要有温度响应性水凝胶、pH响应性水凝胶、光响应性水凝胶、压敏感性水凝胶等,其中多重响应性水凝胶以温度-pH敏感性最为常见。然而温度-pH敏感性水凝胶大多是利用N-异丙基丙烯酰胺来制备,但这种方法制备的水凝胶生物相容性较差,降解速率慢。文献《控释生长因子型温敏水凝胶的制备及其生物相容性研究》报道了如何制备类肝素单体联合N-异丙基丙烯酰胺,采用半互穿技术合成一种温敏性水凝胶,并负载生长因子,改善了生长因子在酸环境,热环境条件下的生物活性。因此本发明以壳聚糖-甘油磷酸盐和含磺酸多肽链单体,负载血管内皮生长因子,制备了一种新型的缓释生长因子温敏性凝胶。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种缓释生长因子温敏性凝胶及其制备方法。
(二)技术方案
一种缓释生长因子温敏性凝胶的制备方法,所述制备方法如下:
(1)将甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸五肽和牛磺酸同时溶解于碳酸氢钠溶液中,然后把混合物放入冰水浴中,再加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐,0-5℃搅拌30-40min后取出,在20-30℃下继续搅拌24-36h,然后透析除去未反应完全的反应物,将产物冷冻干燥,得到含磺酸多肽链;
(2)将壳聚糖溶解于0.08-0.12mol/L盐酸溶液中,甘油磷酸盐溶解于0.01-0.05mol/L氢氧化钠溶液中,再将壳聚糖溶液、甘油磷酸盐溶液、含磺酸多肽链三者混合,搅拌均匀后注入模具中,保温反应,得到含多肽壳聚糖温敏性水凝胶;
(3)将pH7.4的磷酸盐缓冲溶液用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌处理,再将灭菌后的含多肽壳聚糖温敏性水凝胶放入无菌缓冲溶液中浸泡2-3d,待溶胀平衡后加入血管内皮生长因子,在低温冷藏箱中2-6℃静置吸附24-48h,得到缓释生长因子温敏性凝胶。
优选的,所述(1)中碳酸氢钠溶液的浓度为0.3-0.6mol/L。
优选的,所述(1)中甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸、牛磺酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐的质量比为1:3.6-4.2:2.8-3.5。
优选的,所述(2)中壳聚糖、甘油磷酸盐和含磺酸多肽链的质量比为1:15-22:0.1-0.3。
优选的,所述(2)中保温反应的温度为30-40℃,时间为5-30min。
优选的,所述(3)中凝胶的灭菌处理为:将含多肽壳聚糖温敏性水凝胶浸泡在超纯无菌水中,7-9d后取出并浸泡在磷酸盐缓冲溶液中,30-40℃下保温24-36h,然后再次取出浸泡在酒精中,同时放在紫外光灯下照射1-2h,灭菌后将水凝胶浸泡在已灭菌的磷酸盐缓冲溶液中2-3d,并且3-4次/天更换一次缓冲溶液。
优选的,所述(3)中含多肽壳聚糖温敏性水凝胶和血管内皮生长因子的质量比为1:0.5-0.8。
(三)有益的技术效果
以甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸五肽和牛磺酸为反应物,利用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐缩合剂发生缩聚反应,生成一种新型的含磺酸多肽链,这种含磺酸多肽链能保护生长因子的生物活性。然后将壳聚糖溶液、甘油磷酸盐溶液、含磺酸多肽链三者共混,得到一种多肽壳聚糖温敏性水凝胶,这种水凝胶不仅对温度敏感,而且能响应pH。血管内皮生长因子对含磺酸多肽分子具有较好的亲和力,因此利用范德华力等通过物理吸附使之负载于多肽壳聚糖温敏性水凝胶,得到的缓释生长因子温敏性凝胶具有优异的温度-pH响应性。
具体实施方式
实施例1
(1)将0.15g甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸五肽和0.63g牛磺酸同时溶解于30mL的0.6mol/L碳酸氢钠溶液中,然后把混合物放入冰水浴中,再加入0.53g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐,5℃搅拌40min后取出,在30℃下继续搅拌36h,然后透析除去未反应完全的反应物,将产物冷冻干燥,得到含磺酸多肽链。
(2)将壳聚糖溶解于27mL的0.12mol/L盐酸溶液中,甘油磷酸盐溶解于6mL的0.03mol/L氢氧化钠溶液中,再将0.45g壳聚糖溶液、9.9g甘油磷酸盐溶液、0.135g含磺酸多肽链三者混合,搅拌均匀后注入模具中,30℃反应5min,得到含多肽壳聚糖温敏性水凝胶。
(3)将pH7.4的磷酸盐缓冲溶液用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌处理,将含多肽壳聚糖温敏性水凝胶浸泡在超纯无菌水中,8d后取出并浸泡在磷酸盐缓冲溶液中,35℃下保温30h,然后再次取出浸泡在酒精中,同时放在紫外光灯下照射1h,灭菌后将水凝胶浸泡在已灭菌的磷酸盐缓冲溶液中2d,并且4次/天更换一次缓冲溶液,把酒精完全除去。将0.3g灭菌后的含多肽壳聚糖温敏性水凝胶再次放入无菌缓冲溶液中浸泡2d,待溶胀平衡后加入0.2g血管内皮生长因子,在低温冷藏箱中5℃静置吸附36h,得到缓释生长因子温敏性凝胶。
实施例2
(1)将0.15g甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸五肽和0.63g牛磺酸同时溶解于30mL的0.3mol/L碳酸氢钠溶液中,然后把混合物放入冰水浴中,再加入0.53g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐,0℃搅拌40min后取出,在20℃下继续搅拌36h,然后透析除去未反应完全的反应物,将产物冷冻干燥,得到含磺酸多肽链。
(2)将壳聚糖溶解于27mL的0.12mol/L盐酸溶液中,甘油磷酸盐溶解于6mL的0.05mol/L氢氧化钠溶液中,再将0.45g壳聚糖溶液、9.9g甘油磷酸盐溶液、0.135g含磺酸多肽链三者混合,搅拌均匀后注入模具中,40℃反应30min,得到含多肽壳聚糖温敏性水凝胶。
(3)将pH7.4的磷酸盐缓冲溶液用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌处理,将含多肽壳聚糖温敏性水凝胶浸泡在超纯无菌水中,7d后取出并浸泡在磷酸盐缓冲溶液中,30℃下保温24h,然后再次取出浸泡在酒精中,同时放在紫外光灯下照射1h,灭菌后将水凝胶浸泡在已灭菌的磷酸盐缓冲溶液中2d,并且3次/天更换一次缓冲溶液,把酒精完全除去。将0.3g灭菌后的含多肽壳聚糖温敏性水凝胶再次放入无菌缓冲溶液中浸泡2d,待溶胀平衡后加入0.15g血管内皮生长因子,在低温冷藏箱中2℃静置吸附24h,得到缓释生长因子温敏性凝胶。
实施例3
(1)将0.15g甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸五肽和0.6g牛磺酸同时溶解于30mL的0.5mol/L碳酸氢钠溶液中,然后把混合物放入冰水浴中,再加入0.5g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐,2℃搅拌35min后取出,在25℃下继续搅拌30h,然后透析除去未反应完全的反应物,将产物冷冻干燥,得到含磺酸多肽链。
(2)将壳聚糖溶解于27mL的0.12mol/L盐酸溶液中,甘油磷酸盐溶解于6mL的0.05mol/L氢氧化钠溶液中,再将0.45g壳聚糖溶液、6.75g甘油磷酸盐溶液、0.045g含磺酸多肽链三者混合,搅拌均匀后注入模具中,37℃反应30min,得到含多肽壳聚糖温敏性水凝胶。
(3)将pH7.4的磷酸盐缓冲溶液用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌处理,将含多肽壳聚糖温敏性水凝胶浸泡在超纯无菌水中,7d后取出并浸泡在磷酸盐缓冲溶液中,37℃下保温24h,然后再次取出浸泡在酒精中,同时放在紫外光灯下照射1h,灭菌后将水凝胶浸泡在已灭菌的磷酸盐缓冲溶液中3d,并且3次/天更换一次缓冲溶液,把酒精完全除去。将0.3g灭菌后的含多肽壳聚糖温敏性水凝胶再次放入无菌缓冲溶液中浸泡3d,待溶胀平衡后加入0.15g血管内皮生长因子,在低温冷藏箱中4℃静置吸附48h,得到缓释生长因子温敏性凝胶。
实施例4
(1)将0.15g甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸五肽和0.63g牛磺酸同时溶解于30mL的0.6mol/L碳酸氢钠溶液中,然后把混合物放入冰水浴中,再加入0.42g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐,2℃搅拌30min后取出,在25℃下继续搅拌24h,然后透析除去未反应完全的反应物,将产物冷冻干燥,得到含磺酸多肽链。
(2)将壳聚糖溶解于27mL的0.08mol/L盐酸溶液中,甘油磷酸盐溶解于6mL的0.01mol/L氢氧化钠溶液中,再将0.45g壳聚糖溶液、6.75g甘油磷酸盐溶液、0.045g含磺酸多肽链三者混合,搅拌均匀后注入模具中,30℃反应5min,得到含多肽壳聚糖温敏性水凝胶。
(3)将pH7.4的磷酸盐缓冲溶液用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌处理,将含多肽壳聚糖温敏性水凝胶浸泡在超纯无菌水中,7d后取出并浸泡在磷酸盐缓冲溶液中,40℃下保温24h,然后再次取出浸泡在酒精中,同时放在紫外光灯下照射1h,灭菌后将水凝胶浸泡在已灭菌的磷酸盐缓冲溶液中3d,并且3次/天更换一次缓冲溶液,把酒精完全除去。将0.3g灭菌后的含多肽壳聚糖温敏性水凝胶再次放入无菌缓冲溶液中浸泡2d,待溶胀平衡后加入0.2g血管内皮生长因子,在低温冷藏箱中6℃静置吸附48h,得到缓释生长因子温敏性凝胶。
实施例5
(1)将0.15g甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸五肽和0.54g牛磺酸同时溶解于30mL的0.3mol/L碳酸氢钠溶液中,然后把混合物放入冰水浴中,再加入0.42g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐,0℃搅拌30min后取出,在20℃下继续搅拌24h,然后透析除去未反应完全的反应物,将产物冷冻干燥,得到含磺酸多肽链。
(2)将壳聚糖溶解于27mL的0.1mol/L盐酸溶液中,甘油磷酸盐溶解于6mL的0.03mol/L氢氧化钠溶液中,再将0.45g壳聚糖溶液、8.1g甘油磷酸盐溶液、0.1g含磺酸多肽链三者混合,搅拌均匀后注入模具中,35℃反应15min,得到含多肽壳聚糖温敏性水凝胶。
(3)将pH7.4的磷酸盐缓冲溶液用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌处理,将含多肽壳聚糖温敏性水凝胶浸泡在超纯无菌水中,9d后取出并浸泡在磷酸盐缓冲溶液中,40℃下保温36h,然后再次取出浸泡在酒精中,同时放在紫外光灯下照射2h,灭菌后将水凝胶浸泡在已灭菌的磷酸盐缓冲溶液中3d,并且4次/天更换一次缓冲溶液,把酒精完全除去。将0.3g灭菌后的含多肽壳聚糖温敏性水凝胶再次放入无菌缓冲溶液中浸泡3d,待溶胀平衡后加入0.24g血管内皮生长因子,在低温冷藏箱中6℃静置吸附48h,得到缓释生长因子温敏性凝胶。
对比例1
(1)将壳聚糖溶解于27mL的0.1mol/L盐酸溶液中,甘油磷酸盐溶解于6mL的0.03mol/L氢氧化钠溶液中,再将0.45g壳聚糖溶液和8.1g甘油磷酸盐溶液二者混合,搅拌均匀后注入模具中,37℃反应6min,得到壳聚糖温敏性水凝胶。
(2)将pH7.4的磷酸盐缓冲溶液用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌处理,将含多肽壳聚糖温敏性水凝胶浸泡在超纯无菌水中,7d后取出并浸泡在磷酸盐缓冲溶液中,37℃下保温24h,然后再次取出浸泡在酒精中,同时放在紫外光灯下照射1h,灭菌后将水凝胶浸泡在已灭菌的磷酸盐缓冲溶液中3d,并且4次/天更换一次缓冲溶液,把酒精完全除去。将0.3g灭菌后的含多肽壳聚糖温敏性水凝胶再次放入无菌缓冲溶液中浸泡3d,待溶胀平衡后加入0.2g血管内皮生长因子,在低温冷藏箱中2℃静置吸附48h,得到缓释生长因子温敏性凝胶。
缓释生长因子温敏性凝胶的温度敏感性测定:将凝胶放在40℃的真空干燥箱内干燥,直至凝胶重量不变,然后将凝胶在0、25、30、32、34、36、38、40、45、50℃的蒸馏水中放置24h,溶胀平衡后迅速将凝胶取出、擦干、称重,计算溶胀度SR=(WT-WD)/WD,得出最低临界温度。WT:对应温度下溶胀平衡时水凝胶重量,g;WD:水凝胶干重,g。
缓释生长因子温敏性凝胶的pH敏感性测定:将凝胶放在40℃的真空干燥箱内干燥,直至凝胶重量不变,然后将凝胶在pH为2、4、6、7、8、10、12的缓冲溶液中放置24h,溶胀平衡后迅速将凝胶取出、擦干、称重,计算溶胀度SR=(WP-WD)/WD,得出溶胀度峰值。WP:对应pH下溶胀平衡时水凝胶重量,g;WD:水凝胶干重,g。
缓释生长因子温敏性凝胶的接触角测试:设置环境湿度为60-65%,温度为34℃,测定介质为超纯水,利用接触角测定仪在凝胶样品上五个不同的位置进行测定,结果取平均值。
最低临界温度(℃) | 溶胀度峰值 | 接触角(°) | |
实施例1 | 34.31 | 12.4 | 75.6 |
实施例2 | 33.89 | 12.5 | 84.3 |
实施例3 | 34.98 | 11.9 | 90.7 |
实施例4 | 34.12 | 11.7 | 92.8 |
实施例5 | 34.27 | 12.0 | 84.3 |
对比例1 | 33.01 | 9.3 | 95.1 |
缓释生长因子温敏性凝胶的体外释放生长因子性能测试:将凝胶浸泡在无菌磷酸盐缓冲溶液中,待溶胀平衡取出,用无菌磷酸盐缓冲溶液洗涤三次,然后放入装有无菌磷酸盐缓冲溶液的离心管中,在34℃的空气气氛中恒温振荡,分别在2、4、8、16、24、72、144、240h取样离心,并补充同量的无菌磷酸盐缓冲溶液,用ELISA法测定凝胶释放出的血管内皮生长因子的量。采用SPSS17.0软件进行统计学分析,再先后用F检验和t检验对数据进行处理,以P<0.05为差异有统计学意义。
各实施例中血管内皮生长因子的累计释放率随着时间的增加而缓慢增加,然而对比例中的血管内皮生长因子的累计释放率随着时间的增加而快速增加,并且无法释放完全,说明含磺酸多肽链的温敏性凝胶能有效控制生长因子缓慢释放。
Claims (1)
1.一种缓释生长因子温敏性凝胶的制备方法,其特征在于:所述制备方法如下:
(1)将甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸五肽和牛磺酸同时溶解于碳酸氢钠溶液中,然后把混合物放入冰水浴中,再加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐,0-5 ℃搅拌30-40 min后取出,在20-30 ℃下继续搅拌24-36 h,然后透析除去未反应完全的反应物,将产物冷冻干燥,得到含磺酸多肽链;
(2)将壳聚糖溶解于0.08-0.12 mol/L盐酸溶液中,甘油磷酸盐溶解于0.01-0.05 mol/L氢氧化钠溶液中,再将壳聚糖溶液、甘油磷酸盐溶液、含磺酸多肽链三者混合,搅拌均匀后注入模具中,保温反应,得到含多肽壳聚糖温敏性水凝胶;
(3)将pH7.4的磷酸盐缓冲溶液用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌处理,再将灭菌后的含多肽壳聚糖温敏性水凝胶放入无菌缓冲溶液中浸泡2-3 d,待溶胀平衡后加入血管内皮生长因子,在低温冷藏箱中2-6 ℃静置吸附24-48 h,得到缓释生长因子温敏性凝胶;
所述(1)中碳酸氢钠溶液的浓度为0.3-0.6 mol/L;
所述(1)中甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸、牛磺酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐的质量比为1:3.6-4.2:2.8-3.5;
所述(2)中壳聚糖、甘油磷酸盐和含磺酸多肽链的质量比为1:15-22:0.1-0.3;
所述(2)中保温反应的温度为30-40 ℃,时间为5-30 min;
所述(3)中凝胶的灭菌为:将含多肽壳聚糖温敏性水凝胶浸泡在超纯无菌水中,7-9 d后取出并浸泡在磷酸盐缓冲溶液中,30-40 ℃下保温24-36 h,然后再次取出浸泡在酒精中,同时放在紫外光灯下照射1-2 h,灭菌后将水凝胶浸泡在已灭菌的磷酸盐缓冲溶液中2-3 d;
所述(3)中含多肽壳聚糖温敏性水凝胶和血管内皮生长因子的质量比为1:0.5-0.8。
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