CN118271833A - 一种聚氨基酸凝胶材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚氨基酸凝胶材料，所述材料由内源性多胺与聚氨基酸在活化剂的作用下，经过预交联处理，然后冷冻交联，再在室温下进行解冻，重复冷冻‑解冻过程循环0～3次，得到聚氨基酸凝胶材料，其中，聚氨基酸为聚谷氨酸或聚天冬氨酸，内源性多胺为精胺或亚精胺。本发明独创性地选用内源性多胺与聚氨基酸在低温下冷冻‑解冻发生交联反应而生成具有连续互穿大孔结构的支架，这种独特的结构有利于进行物质交换和促进细胞增值和黏附，并且具有较高的吸水性能，整个过程温和可控，产率高，在生物材料和组织工程领域具有潜在的研究价值和广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种聚氨基酸凝胶材料及其制备方法和应用。
背景技术
冷冻凝胶是一类在溶剂冰点以下温度可控聚合的一类水凝胶，其通过冷冻溶剂晶体作为相互连接的致孔剂；随着温度降低，体系中形成大量冰晶模板，模板融化后得到连通的大孔凝胶，其最突出的特点就是具有连通大孔结构，这种大孔结构能够加速营养物质的供应和代谢产物的移除，而且相互连通的大孔能够更好地模拟体内环境，有利于血管向内生长。通常在水凝胶网络中引入互穿大孔结构的方法包括使用能够破坏网络结构的致孔剂，如结晶颗粒、不混融的溶剂、气泡等，但是这些致孔剂必须从网络中移除。虽然利用致孔剂能够合成具有数百微米大孔和互穿网络结构的水凝胶，但在用作生物材料时，这些残留在水凝胶内的致孔剂不仅存在潜在的毒性，而且也可能形成物理屏障阻碍细胞渗透。因此，制备一种生物相容性好、无毒性交联剂、机械性能好的冷冻凝胶是必不可少的。
聚氨基酸类水凝胶由于既具有类似于合成聚合物优异的吸水保水性，又具有类似于天然聚合物的生物相容性和生物降解性，所以备受关注。聚氨基酸类水凝胶主要包括聚谷氨酸(PGA)和聚天冬氨酸(PASP)。聚谷氨酸，又称纳豆胶、多聚谷氨酸，它是一种水溶性，生物降解，不含毒性的生物高分子。聚谷氨酸具有高分子量、易分散和无毒无害可食用等优良特性，是一种新型绿色高分子材料。聚谷氨酸无免疫原性，在自然界或人体内均能被完全降解，食用、医药或化妆品用均安全无毒，因此其可被用于组织工程等方面研究，是一种开发性极高的新型高分子材料。聚谷氨酸主链含有较多的活性游离侧链羧基(-COOH)，具有独特的多肽链二级结构和手性特点，容易被修饰，而且具有比透明质酸更强的吸水性，还具有很好的生物相容性和降解性，其降解的小分子氨基酸，不会在体内产生积蓄和发生毒副作用，具有很好的生物相容性。
聚天冬氨酸是备受关注的绿色环保型可生物降解的高分子材料，简称PASP，可经由生物或化学的方法脱水缩合得到。聚天冬氨酸的化学结构与蛋白质有些类似，都是通过肽键结合，肽键在微生物的作用下易降解断裂，聚合物大分子断裂成小分子链，最终分解为水、二氧化碳和含氮化合物，具有良好的生物降解性，因而对环境绿色无污染。聚天冬氨酸水凝胶(PASP hydrogel)是由线形PASP的分子链通过交联剂交联而制得的呈空间网络状结构的材料。其主链含有大量亲水性的羧基和肽键，侧基具有醚键和羟基，均能与水分子结合，且PASP分子链柔软易伸展，具有高储水和保水特征，并能依据外力发生弹性形变，有良好的柔韧、可塑造性。此外，作为氨基酸聚合物，其多肽主链与蛋白质结构类似，生物相容性好，易被生物体吸收等优点。研究发现，PASP可以被蛋白酶的作用而消化吸收，不显抗原性，其代谢产物无毒。因此，PASP水凝胶在农业、园艺、医药生物等领域具有广泛的用途和广大的市场前景，从而成为了当前的研究热点。
从目前国内外聚谷氨酸或聚天冬氨酸水凝胶的研究现状来看，其均在众多领域有所建树，但其强度、弹性、韧性、抗菌等性能上仍存在着一定的缺陷，这不仅限制了聚氨基酸水凝胶的发展而且其生物学作用也有着很大的局限性，因此制备一种具有高机械性能的聚氨基酸冷冻凝胶是极其重要的。
内源性多胺是指在人体环境中能够合成或代谢过程中产生的多胺，主要的内源性多胺包括精胺、亚精胺与腐胺等。内源性多胺——亚精胺是一种广泛存在于生物体内的具有抗排异、抑制炎症、促进细胞自噬并可以延长个体寿命的天然小分子，借助仿生化设计思想，将生物活性分子亚精胺应用于生物医药、组织工程等领域，可能为人工组织或器官在移植过程中面临的免疫排斥反应提供新的解决方案，以实现更佳的生理功能和治疗效果。文献(Madeo等.,Science359,410,2018)报道了内源性多胺——亚精胺具有特殊的生理作用，包括但不限于调节昼夜节律、改善高血压、保护心血管、预防老年痴呆、增强免疫力、抗癌甚至抗衰老等。亚精胺的生理活性作用表现在以下几个方面：1)肾脏：降低紧张度，防止衰老；2)心脏：降血压，防止动脉硬化；3)大脑：防记忆衰退，抗老年痴呆，神经保护作用；4)骨骼：防止由卵巢切除影响的骨流失；5)骨骼肌：提高年老肌肉的温度，预防肌肉疾病；6)全生物体：延长生物体的寿命；7)免疫系统：提高疫苗接种后的免疫活性，提高癌症定向免疫力，预防致命性脓毒症；8)肝脏：预防肝纤维化与癌变等。亚精胺产生生理活性的主要机理表现为：亚精胺为多阳离子(-NH3 +)脂肪胺，在生理pH条件下以多质子化形式存在，具有很强的生物活性，含有酸性残基的核酸、磷脂、酸性蛋白质、含羧基或硫酸盐的果胶多糖以及具有相似结构的神经递质和激素(如多巴胺、肾上腺素、血清素、甲状腺激素等)，都有可能成为亚精胺结合的目标。
交联聚谷氨酸或聚天冬氨酸冷冻凝胶是亲水的聚合物网络结构，具有高吸水性、较高的机械强度、降解可控性和生物相容性，是制备创伤敷料和组织工程支架的一种理想材料。目前，以亚精胺等内源性多胺作为聚氨基酸基冷冻凝胶的交联剂报道较少，也几乎没有关于内源性多胺与聚谷氨酸或聚天冬氨酸基冷冻交联反应条件以及冷冻凝胶性能的报道，鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚氨基酸凝胶材料，选用内源性多胺中的精胺或亚精胺作为交联剂，经预交联、冷冻-解冻制备得到聚氨基酸凝胶，并通过控制预交联温度和时间、交联度、浓度、反应温度、反应时间、解冻温度、解冻时间、pH及活化剂类型等，可调控所制备凝胶材料的各项理化性能。
本发明提供的技术方案如下：
在一个方面，本发明提供了一种聚氨基酸凝胶材料，所述凝胶材料主要由内源性多胺与聚氨基酸在活化剂的作用下，经预交联、冷冻-解冻处理，得到聚氨基酸凝胶，所述内源性多胺与聚氨基酸的交联包含三位点交联或四位点交联。
进一步的，所述内源性多胺包括亚精胺(三氨基化合物)和/或精胺(四氨基化合物)。
本发明选择了内源性多胺的精胺或亚精胺作为交联剂，通过预交联处理，可以使亚精胺或精胺中的亚氨基参与交联反应，从而形成三位点或四位点的多位点交联，进而形成致密的互穿网络结构，增加了形成的酰胺键交联的聚氨基酸凝胶的热稳定性，并降低了化学交联剂残余引发的安全风险。本发明避免使用腐胺等内源二胺，一方面腐胺等二胺具有较高毒性，另一方面腐胺等内源二胺只能形成双位点交联，不具备实现多位点交联的可能性。
进一步的，所述聚氨基酸为聚谷氨酸和/或聚天冬氨酸。
进一步的，所述凝胶材料的孔径为80～760μm，包括但不限于80μm、90μm、100μm、120μm、150μm、160μm、170μm、180μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、720μm、750μm或760μm。
和/或，所述凝胶材料的孔隙率在95％以上，优选为98％以上。
本发明采用内源性多胺作为交联剂，并通过预交联、冷冻-解冻工艺，制备得到聚谷氨酸或聚天冬氨酸基凝胶，所述凝胶具有较大的孔径及更高的孔隙率，这也使得冷冻凝胶具有更广阔的应用前景。
进一步的，所述活化剂包括水溶性碳二亚胺、碳鎓盐和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(DMTMM)中的一种或多种。
本发明第二方面还提供一种聚氨基酸凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚氨基酸与内源性多胺混合得到混合溶液，调节混合溶液的pH为4.00～7.40，加入活化剂，搅拌后在25～60℃下预交联5～60分钟，再进行冷冻交联，将冷冻交联后的产物进行解冻，再重复冷冻-解冻过程0～3次，得到所述凝胶材料。
冷冻之前需要进行预交联，以保证在冷冻前完成精氨或亚精胺与聚氨基酸的单位点交联，即精氨或亚精氨中有1个氨基参与反应，通过单位点交联，使冷冻后被冰晶固定的聚氨基酸类物质的分子链上所交联的精氨或亚精胺分子的一端被固定，拉近了其与聚氨基酸类物质分子链间的距离，并减少了其与亚氨基之间的空间位阻，提高了精胺或亚精胺中的亚氨基和另一端的氨基与邻近聚氨基酸类物质分子链的羧基的碰撞概率，提高了反应效率，也提高了发生多位点交联(即三位点或四位点交联)的概率，进而形成具有高孔隙率的大孔互穿网络结构的冷冻凝胶，同时可实现亚精胺或精胺残留量的有效监控。
若冷冻前不进行预交联处理，在冷冻后，精氨或亚精胺分子与已被冰晶固定的聚氨基酸分子链段距离较大，交联反应活性较低的亚氨基与聚氨基酸类物质分子链的羧基碰撞概率极低，而导致交联过程效率降低，无法形成结构稳定的三位点或四位点的多位点交联凝胶，无法形成稳定的互穿网络结构，也无法达到良好的制孔效果。
另外，如果预交联反应处理不在上述范围，其预交联效率的偏高或偏低导致了后续冷冻过程的交联效率偏低，难以形成多位点交联，故所得凝胶的网络结构不够致密，稳定性较差。
优选的，所述冷冻交联的温度为-80～-10℃，时间为2～48h；所述解冻的温度为10～60℃，解冻时间为0.5～8h。
优选的，所述内源性多胺包括精胺(四氨基化合物)和/或亚精胺(三氨基化合物)；
优选的，所述活化剂包括水溶性碳二亚胺、碳鎓盐和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐中的一种或多种；
优选的，所述聚氨基酸包括聚谷氨酸和/或聚天冬氨酸；
和/或，所述混合溶液的溶剂选自：水、可溶性醇、可溶性酮、DMF、DMA、DMSO中的一种或多种的混合；优选溶剂为水。
优选的，所述可溶性醇包括甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种或多种的混合；
优选的，所述可溶性酮为丙酮；
进一步的，所述聚氨基酸的分子量在常规范围即可。
在本发明的一些实施例中，所述混合溶液的溶剂为水。
在本发明的一些实施例中，所述混合溶液的pH＝4.00～7.40，例如，所述pH包括但不限于4.00、4.10、4.15、4.20、4.25、4.30、4.35、4.40、4.45、4.50、4.60、4.70、4.80、4.90、5.00、5.10、5.20、5.30、5.40、5.50、5.60、5.70、5.80、5.90、6.00、6.10、6.20、6.30、6.32、6.35、6.38、6.40、6.42、6.45、6.50、6.55、6.58、6.60、6.62、6.65、6.68、6.70、6.73、6.75、6.80、6.85、6.90、6.95、7.00、7.05、7.10、7.20、7.30、7.40。
优选的，调节所述混合溶液的pH为4.00～7.40，通过控制混合溶液的pH在此范围内可相对稳定地调控所得凝胶的孔径和孔隙率。如果溶液pH高于7.4，溶液体系偏碱性，易导致聚谷氨酸和聚天冬氨酸与催化剂生成的活性酯被水解，严重降低聚氨基酸与内源性多胺的反应效率，进而影响交联效率。如果溶液的pH值低于4，溶液体系偏酸，则容易导致活化剂发生水解，难以有效完成交联反应。
优选的，当控制所述混合溶液的pH＝6.3～7.4时，所得凝胶的孔径在80～154μm之间，孔隙率约为95％，所述pH包括但不限于6.30、6.35、6.40、6.45、6.50、6.55、6.60、6.65、6.70、6.75、6.80、6.85、6.88、6.90、7.00、7.10、7.15、7.20、7.25、7.30、7.35或7.40。
当控制所述混合溶液的pH＝5.40～6.20时，所得凝胶的孔径在155～419μm之间，孔隙率在95～96％之间，所述pH包括但不限于5.40、5.45、5.50、5.55、5.58、5.60、5.65、5.70、5.75、5.80、5.85、5.90、5.95、6.00、6.05、6.10、6.15或6.20。
更优选的，当控制所述混合溶液的pH＝4.00～5.30时，所得凝胶的孔径在420～760μm之间，孔隙率在97～98％之间，所述pH包括但不限于4.00、4.05、4.10、4.15、4.20、4.25、4.30、4.35、4.40、4.45、4.50、4.55、4.60、4.65、4.70、4.75、4.80、4.85、4.90、4.95、5.00、5.10、5.15、5.20、5.25、5.30或5.30。
在本发明的一些实施例中，所述冷冻温度在-80℃～-10℃，包括不限于：-80℃、-79℃、-78℃、-77℃、-76℃、-75℃、-74℃、-73℃、-72℃、-71℃、-70℃、-69℃、-68℃、-67℃、-66℃、-65℃、-64℃、-63℃、-62℃、-61℃、-60℃、-59℃、-58℃、-57℃、-56℃、-55℃、-54℃、-53℃、-52℃、-51℃、-50℃、-49℃、-48℃、-47℃、-46℃、-45℃、-44℃、-43℃、-42℃、-41℃、-40℃、-39℃、-38℃、-37℃、-36℃、-35℃、-34℃、-33℃、-32℃、-31℃、-30℃、-29℃、-28℃、-27℃、-26℃、-25℃、-24℃、-23℃、-22℃、-21℃、-20℃、-19℃、-18℃、-17℃、-16℃、-15℃、-14℃、-13℃、-12℃、-11℃或-10℃。
优选的，所述冷冻时间为2～48h，包括不限于：2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h、25h、26h、27h、28h、29h、30h、31h、32h、33h、34h、35h、36h、37h、38h、39h、40h、41h、42h、43h、44h、45h、46h、47h或48h。
优选的，所述解冻温度为10～60℃，包括不限于：10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃。
优选的，所述解冻时间为0.5～8h，所述解冻时间包括但不限于0.5h、1h、2h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h。
进一步的，所述水溶性碳二亚胺活化剂包括1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺、1-环己基-3-(2-吗啉乙基)碳二亚胺、1,3-二[二(甲氧甲基)甲基]碳二亚胺等或其盐以及其中一种或几种的混合物；
所述碳鎓盐包括O-(7-氮杂苯并三氮唑-1-基)-二(二甲氨基)碳鎓六氟磷酸盐(HATU)、O-(苯并三氮唑-1-基)-二(二甲氨基)碳鎓六氟磷酸盐(HBTU)、O-(5-氯苯并三氮唑-1-基)-二(二甲氨基)碳鎓六氟磷酸盐(HCTU)、O-(苯并三氮唑-1-基)-二(二甲氨基)碳鎓四氟硼酸盐(TBTU)、O-(N-丁二酰亚胺基)-二(二甲氨基)碳鎓四氟硼酸盐(TSTU)、2-(5-降冰片烯-2,3-二甲酰亚胺基)-1,1,3,3-四甲基脲四氟硼酸盐(TNTU)中的一种或几种的混合物。
在本发明的一些实施例中，当活化剂为水溶性碳二亚胺活化剂时，还包括向混合溶液中加入助剂，使活化剂与助剂联合使用以提高交联反应效率。
所述助剂包括N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、磺酸化N-羟基琥珀酰亚胺(S-NHS)、叔丁醇、1-羟基苯并三唑(HOBt)中的任一种或多种；
更优选的，所述助剂的加入量为所述碳二亚胺质量的10～50％，包括但不限于10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％，优选的，所述助剂的加入量为所述碳二亚胺质量的15～50％。
进一步的，当所述内源性多胺为精胺时，所述精胺的加入量占所述聚氨基酸结构单元摩尔量的1.0～62％，包括但不限于1.0％、1.5％、2.2％、2.5％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、13％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、32％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％和62％；优选为9～18％。
当所述内源性多胺为亚精胺时，所述亚精胺加入量占所述聚氨基酸结构单元摩尔量的0.5～52％；包括但不限于0.5％、0.8％、1.0％、1.5％、2％、2.5％、3％、5％、6％、7％、8％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、34％、38％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％和52％；优选为9～17％。
所述混合溶液中聚氨基酸的质量浓度为10～160mg/mL，包括但不限于10、20、30、40、50、55、60、70、75、80、90、100、110、120、130、140、150、160mg/mL。
所述活化剂加入量占聚氨基酸结构单元摩尔量的0.5～550％；优选为50～500％，更优选为50～300％。
进一步的，所述方法还包括将解冻后的聚氨基酸冷冻凝胶加入浓度为10～25mg/mL的磷酸盐缓冲液，进行湿热灭菌，即得凝胶材料；
优选的，所述磷酸盐缓冲液pH＝7.0；
优选的，所述湿热灭菌温度为100～130℃，优选为121℃、湿热灭菌时间为10～30min，优选为15min。
进一步的，本发明提供前述方法制备的凝胶材料。
本发明第三方面还提供一种第一方面所述凝胶材料或第二方面所述的方法制备的凝胶材料在制备医疗、美容、保健产品中的应用。
所述医疗、美容产品包括：软组织填充材料、软骨修复材料、组织植入材料、生物材料植入物的涂层；组织工程支架材料、药物缓释媒介、药物靶向载体、创面敷料等。
优选的，所述生物材料植入物的涂层包括乳房填充物、导管、插管、骨骼修补物、软骨替代物、微型泵和其它药物输送装置、人工脏器和血管、组织增强用的网的涂层；
优选的，所述软组织填充材料包括医疗用途的作为面部、颈部、头部、耳部、乳房、关节的填充材料或关节润滑剂；
更优选的，所述填充材料为用于改善皮肤质量或填充皱纹或恢复面部或身体体积的皮内或皮下可植入材料。
优选的，所述伤口愈合药物为伤口敷料；
优选的，所述医疗、美容产品中还包括治疗活性剂；
优选的，所述治疗活性剂包括化学治疗剂或生物学上的活性因子；
更优选的，所述活性因子包括消炎剂，抗生素，止痛药，麻醉剂，伤口愈合促进剂，细胞生长抑制剂，免疫刺激剂，免疫抑制剂和抗病毒药；
所述保健产品包括：胶囊、片剂、保健饮品等。
本发明的有益效果：
(1)本发明所得凝胶在冷冻前，进行了预交联处理以控制凝胶的反应进程，通过在冷冻前完成精氨或亚精胺与聚氨基酸类物质的单位点交联，即精氨或亚精氨中有1个氨基参与反应，可以使冷冻后被冰晶固定的聚氨基酸类物质的高分子链上所交联的精氨或亚精胺分子的一端也被固定，拉近了其与聚氨基酸类物质高分子链的距离，并减少了其与亚氨基的空间位阻，提高了精胺或亚精胺中的亚氨基和另一端的氨基与邻近聚氨基酸类物质分子链的羧基碰撞概率，提高了反应效率，也提高了发生多位点交联的概率，进而形成孔隙率高达95％以上的连续互穿大孔结构的凝胶；另外，通过对预交联反应进程及反应条件的控制，可以使冷冻凝胶整体反应效率高达90％以上，极大的降低了精胺或亚精胺的残留量，对产品临床使用的安全性具有十分重要的意义。
(2)本发明在控制预交联反应进程的同时，通过调整反应体系的pH值，制备得到具有不同孔径梯度的多孔凝胶，当pH在6.3～7.4时，所得凝胶的孔径为80～154μm；当pH在5.40～6.20时，所得凝胶的孔径为155～419μm；当pH在4.00～5.30时，所得凝胶的孔径为420～760μm。
(3)本发明独创性地选用内源性多胺与聚氨基酸在预交联、冷冻-解冻条件下发生交联反应而生成具有连续互穿多孔结构的凝胶，这种独特的结构有利于进行物质交换和促进细胞增值和黏附，并且具有较高的吸水性能，整个过程温和可控，产率高，在生物材料和组织工程领域具有潜在的研究价值和广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1(a)为本发明提供的凝胶C6的SEM测试图；
图1(b)为图1(a)的局部放大图；
图2(a)为本发明提供的凝胶B1的SEM测试图；
图2(b)为图2(a)的局部放大图；
图3(a)为本发明提供的凝胶B2的SEM测试图；
图3(b)为图3(a)的局部放大图；
图4(a)为本发明提供的凝胶B3的SEM测试图；
图4(b)为图4(a)的局部放大图；
图5(a)为本发明提供的凝胶B4的SEM测试图；
图5(b)为图5(a)的局部放大图；
图6为本发明提供的凝胶C1～C7及B1～B4的孔隙率测试图；
图7为本发明提供的凝胶C1～C7及B1～B4的溶胀率测试结果；
图8为本发明提供的凝胶C1～C7的降解曲线；
图9为本发明提供的凝胶C6与B1的应力——应变曲线；
图10为本发明提供的凝胶C1～C7对细胞增殖的影响测试结果。
具体实施方式
除非另有定义，本发明中所使用的所有科学和技术术语具有与本发明涉及技术领域的技术人员通常理解的相同的含义。
本发明中，术语“交联”是将具有化学反应活性的线型结构聚合物通过化学反应变为具有三维网状(体型)结构的聚合物的过程。常被用于聚合物改性。
本发明中，术语“交联剂”是指能在线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构的试剂，用于提高高分子材料的强度。
本发明中，术语“多位点交联”是指三位点交联或四位点交联，非双位点交联，其中三位点交联特指亚精胺作为交联剂，四位点交联特指精氨作为交联剂。
本发明中，术语“混合溶液”是指经过溶剂溶解的未交联的聚氨基酸类物质和溶解的内源性多胺经过混合后的溶液。
本发明中，术语“室温”是指25℃±5℃。
以下将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例的一部分。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1DMTMM催化精胺与聚谷氨酸的四位点交联的凝胶C1制备
称取0.34g精胺(摩尔数为1.6mmol)置于烧杯中，然后加入75mL纯化水，待完全溶解后，称取4.0g聚谷氨酸(分子量1500KDa，含聚谷氨酸重复结构单元27mmol)，此时精胺含量占聚谷氨酸质量的8.5％(即占聚谷氨酸重复结构单元摩尔数的5.9％)。用2mol/L的盐酸溶液和2mol/L的氢氧化钠溶液将聚谷氨酸溶液的pH值调节至4.0左右，加入DMTMM溶液(1.81g DMTMM，5ml去离子水)，搅拌均匀后将其密封后置于25℃预交联60分钟，然后将其转移至-80℃反应16h，在25℃条件下解冻8h后得到冷冻凝胶初产品。然后加入纯化水，用均质机粉碎凝胶后进行抽滤，洗涤6次后将所得滤饼进行冻干。称取冻干后的凝胶1g，加入浓度为20mg/mL的pH 7.0磷酸盐缓冲液共50mL，待凝胶完全溶胀后，将其灌装至1ml或2ml预灌封注射器中，以121℃、15min的条件进行湿热灭菌，获得终产品凝胶C1。
实施例2EDC催化亚精胺与聚谷氨酸的三位点交联的凝胶C2制备
称取0.32g亚精胺(摩尔数为2.2mmol)置于烧杯中，然后加入52.14mL纯化水，待完全溶解后，称取4.0g聚谷氨酸(分子量1500KDa，含聚谷氨酸重复结构单元27mmol)，此时亚精胺含量占聚谷氨酸质量的8％(即占聚谷氨酸重复结构单元摩尔数的8.1％)。用2mol/L的盐酸溶液和2mol/L的氢氧化钠溶液将聚谷氨酸溶液的pH值调节至5.3左右，加入EDC和NHS的水溶液(1.25gEDC，0.25g NHS，5ml去离子水)，搅拌均匀后将其密封后置于40℃预交联20分钟，然后将其转移至-60℃反应8h，在25℃下解冻4h后再转移至-20℃冷冻16h，最后在40℃解冻3h后得到冷冻凝胶初产品。然后加入纯化水，用均质机粉碎凝胶后进行抽滤，洗涤6次后将所得滤饼进行冻干。称取冻干后的凝胶1g，加入浓度为20mg/mL的pH 7.0磷酸盐缓冲液共50mL，待凝胶完全溶胀后，将其灌装至1ml或2ml预灌封注射器中，以121℃、15min的条件进行湿热灭菌，获得终产品凝胶C2。
实施例3HATU催化精胺与聚谷氨酸的四位点交联的凝胶C3制备
称取0.50g精胺(摩尔数为2.4mmol)置于烧杯中，然后加入30mL纯化水，待完全溶解后，称取4.0g聚谷氨酸(分子量1500KDa，含聚谷氨酸重复结构单元27mmol)，此时精胺含量占聚谷氨酸质量的12.5％(即占聚谷氨酸重复结构单元摩尔数的8.9％)。用2mol/L的盐酸溶液和2mol/L的氢氧化钠溶液将聚谷氨酸溶液的pH值调节至6.0左右，加入HATU的水溶液(46.56g HATU，10ml去离子水)，搅拌均匀后将其密封后置于30℃预交联40分钟，然后将其转移至-40℃反应24h，最后在30℃解冻6h后得到冷冻凝胶初产品。然后加入纯化水，用均质机粉碎凝胶后进行抽滤，洗涤6次后将所得滤饼进行冻干。称取冻干后的凝胶1g，加入浓度为20mg/mL的pH 7.0磷酸盐缓冲液共50mL，待凝胶完全溶胀后，将其灌装至1ml或2ml预灌封注射器中，以121℃、15min的条件进行湿热灭菌，获得终产品凝胶C3。
实施例4HATU催化亚精胺与聚谷氨酸的三位点交联的凝胶C4制备
称取0.39g亚精胺(摩尔数为2.7mmol)置于烧杯中，然后加入29.78mL纯化水，待完全溶解后，称取4.0g聚谷氨酸(分子量1500KDa，含聚谷氨酸重复结构单元27mmol)，此时亚精胺含量占聚谷氨酸质量的9.8％(即占聚谷氨酸重复结构单元摩尔数的10.0％)。用2mol/L的盐酸溶液和2mol/L的氢氧化钠溶液将聚谷氨酸溶液的pH值调节至6.2左右，加入HATU的水溶液(4.14gHATU，5ml去离子水)，搅拌均匀后将其密封后置于35℃预交联30分钟，然后将其转移至-30℃反应48h，最后在35℃解冻4h后得到冷冻凝胶初产品。然后加入纯化水，用均质机粉碎凝胶后进行抽滤，洗涤6次后将所得滤饼进行冻干。称取冻干后的凝胶1g，加入浓度为20mg/mL的pH 7.0磷酸盐缓冲液共50mL，待凝胶完全溶胀后，将其灌装至1ml或2ml预灌封注射器中，以121℃、15min的条件进行湿热灭菌，获得终产品凝胶C4。
实施例5EDC催化精胺与聚谷氨酸的四位点交联的凝胶C5制备
称取0.62g精胺(摩尔数为3.0mmol)置于烧杯中，然后加入23.57mL纯化水，待完全溶解后，称取4.0g聚谷氨酸(分子量1500KDa，含聚谷氨酸重复结构单元27mmol)，此时精胺含量占聚谷氨酸质量的15.5％(即占聚谷氨酸重复结构单元摩尔数的11.1％)。用2mol/L的盐酸溶液和2mol/L的氢氧化钠溶液将聚谷氨酸溶液的pH值调节至5.0左右，加入EDC和NHS的水溶液(2.30gEDC，0.46g NHS，5ml去离子水)，搅拌均匀后将其密封后置于45℃预交联15分钟，然后将其转移至-60℃反应8h，在25℃下解冻4h后再转移至-20℃冷冻16h，最后在45℃解冻2h后得到冷冻凝胶初产品。然后加入纯化水，用均质机粉碎凝胶后进行抽滤，洗涤6次后将所得滤饼进行冻干。称取冻干后的凝胶1g，加入浓度为20mg/mL的pH 7.0磷酸盐缓冲液共50mL，待凝胶完全溶胀后，将其灌装至1ml或2ml预灌封注射器中，以121℃、15min的条件进行湿热灭菌，获得终产品凝胶C5。
实施例6DMTMM催化精胺与聚谷氨酸的四位点交联的凝胶C6制备
称取0.84g精胺(摩尔数为4.1mmol)置于烧杯中，然后加入23.77mL纯化水，待完全溶解后，称取4.0g聚谷氨酸(分子量1500KDa，含聚谷氨酸重复结构单元27mmol)，此时精胺含量占聚谷氨酸质量的21.00％(即占聚谷氨酸重复结构单元摩尔数的15.2％)。用2mol/L的盐酸溶液和2mol/L的氢氧化钠溶液将聚谷氨酸溶液的pH值调节至5.5左右，加入DMTMM的水溶液(11.29gDMTMM，7ml去离子水)，搅拌均匀后将其密封后置于54℃预交联10分钟，然后将其转移至-50℃反应4h，在25℃下解冻4h后再转移至-10℃冷冻24h，最后在54℃解冻1h后得到冷冻凝胶初产品。然后加入纯化水，用均质机粉碎凝胶后进行抽滤，洗涤6次后将所得滤饼进行冻干。称取冻干后的凝胶1g，加入浓度为20mg/mL的pH 7.0磷酸盐缓冲液共50mL，待凝胶完全溶胀后，将其灌装至1ml或2ml预灌封注射器中，以121℃、15min的条件进行湿热灭菌，获得终产品凝胶C6。
实施例7EDC催化亚精胺与聚天冬氨酸的三位点交联的凝胶C7制备
称取0.87g亚精胺(摩尔数为6.0mmol)置于烧杯中，然后加入28.33mL纯化水，待完全溶解后，称取4.0g聚天冬氨酸(分子量4000KDa，含聚天冬氨酸重复结构单元30mmol)，此时亚精胺含量占聚天冬氨酸质量的21.75％(即占聚天冬氨酸重复结构单元摩尔数的20.0％)。用2mol/L的盐酸溶液和2mol/L的氢氧化钠溶液将聚天冬氨酸溶液的pH值调节至7.4左右，加入EDC的水溶液(11.52g EDC，2.3g NHS，5ml去离子水)，搅拌均匀后将其密封后置于60℃预交联8分钟，然后将其转移至-65℃反应2h，在25℃下解冻4h后再转移至-30℃冷冻48h，最后在60℃解冻0.5h后得到冷冻凝胶初产品。然后加入纯化水，用均质机粉碎凝胶后进行抽滤，洗涤6次后将所得滤饼进行冻干。称取冻干后的凝胶1g，加入浓度为20mg/mL的pH 7.0磷酸盐缓冲液共50mL，待凝胶完全溶胀后，将其灌装至1ml或2ml预灌封注射器中，以121℃、15min的条件进行湿热灭菌，获得终产品凝胶C7。
对比例1DMTMM催化精胺与聚谷氨酸的双位点交联的凝胶B1制备
低温冻融交联工艺与实施例6相同，仅省略“置于54℃预交联10分钟”的预交联工艺，获得终产品冷冻凝胶B1。
对比例2EDC催化精胺与聚天冬氨酸的双位点交联的凝胶B2制备
低温冻融交联工艺与实施例7相同，仅省略“置于60℃预交联8分钟”的预交联工艺，获得终产品冷冻凝胶B2。
对比例3DMTMM催化精胺与聚谷氨酸的双位点交联的凝胶B3制备
低温冻融交联工艺与实施例6相同，仅在搅拌均匀后将其密封后“置于70℃预交联5分钟”，获得终产品凝胶B3。
对比例4DMTMM催化精胺与聚谷氨酸的双位点交联的凝胶B4制备
低温冻融交联工艺与实施例6相同，仅在搅拌均匀后将其密封后“置于15℃预交联65分钟”，获得终产品凝胶B4。
试验例1：凝胶流变学性能的测定
将实施例1～7及对比例1～4制备的凝胶C1～C7及B1～B4进行流变学性能测试：取灭菌前后的凝胶各2ml，使用旋转流变仪分别对其进行测试，流变仪参数为：操作间隙：1000mm，装载间隙：45000mm，运行温度：37℃，形变量：1％，频率：0.9Hz，运行时间：60s。各凝胶流变学数据如表2所示；其中G'(弹性模量)损失率的计算方式如下：
G'损失率＝(灭菌前G'-灭菌后G')/灭菌前G'；
如表1所示是实施例1～7及对比例1～4所得凝胶的弹性模量测试结果。通过预交联、冷冻-解冻交联工艺所得凝胶C1～C7灭菌后的G'均在3500Pa以上，且G'损失率均小于3％，这可能是由于聚氨基酸凝胶在交联反应过程中发生了三位点交联或四位点交联，形成了互穿网络结构，其结构很致密，所以稳定性很高，能够抵抗湿热灭菌，G'损失率小。通过对比实施例6-7与对比例1-2的数据可以发现，C6其灭菌后的G'是B1灭菌后G'的11.9倍，C7的灭菌后的G'是B2灭菌后G'的11.4倍，并且C6和C7的G'损失率均小于2％，远低于B1(56.22％)和B2(56.67％)的损失率，这可能是由于凝胶B1和B2没有进行预交联处理，精胺中的亚氨基几乎没有参与交联反应，交联效率降低，导致交联所形成的是双位点交联，网络结构比较疏松，无法形成稳定、致密的网络互穿结构，所以凝胶的稳定性显著降低，G'损失率高，进一步说明经过预交联处理，可形成三位点或四位点的多位点交联，进而提高凝胶的稳定性。而对比例3～4的灭菌后弹性模量G'及其损失率也明显高于实施例6，这可能是由于对比例3～4的没有在适宜的条件下进行预交联处理，导致了后续冷冻过程的交联效率偏低，所得凝胶难以形成三位点或四位点的多位点交联，故没有形成致密的互穿网络结构，稳定性较差，所以其弹性模量G'的损失率也偏高。
表1凝胶的流变学数据
试验例2：凝胶的SEM及孔径的测定
通过扫描电子显微镜观察凝胶的孔结构。将冻干的冷冻凝胶海绵用刀片切成小方块，用导电胶固定在电镜台上，喷金60s，用场发射扫描电镜进行分析，冷冻凝胶海绵C6和B1～B4的扫描电镜结果分别见图1～图5，b图为a图的局部放大图。
采用ImageJ软件和SEM图像统计分析凝胶的孔径，表2是凝胶C1～C7及B1-B4的孔径分布。从表2可以看出，凝胶C1～C7的孔径均在80～760μm之间。通过对比凝胶B1和C6，以及凝胶B2和C7的数据，可以发现没有经过预交联处理的B1-B2，其孔径很小，远小于C6、C7的孔径，说明预交联工艺对凝胶大孔结构的形成具有一定的影响，这可能是由于预交联工艺可以调控冷冻凝胶的交联反应位点数，进而影响了其孔径的尺寸。另外，通过对C1～C7的结果进行分析后发现：当体系pH值为4～5.3时，所制备的冷冻凝胶的孔径在420～760μm；当反应体系pH为5.4～6.2时，所制备的冷冻凝胶的孔径在155～419μm；当反应体系pH为6.3～7.4时，所制备的冷冻凝胶的孔径在80～154μm。从图1～图5也可以进一步看出，冷冻凝胶B1～B4的孔径较小，孔隙率较低；而冷冻凝胶C6具有形状不规则的互连大孔结构，且孔隙率高，具有作为细胞支架应用于组织工程的潜力，也说明了在冷冻前进行预交联处理，有助于形成多孔结构，如果不进行预交联处理，或者没有在适宜的条件下进行预交联处理，均会明显影响后期的交联效率，难以形成多位点交联，进而影响凝胶孔结构的形成。
表2凝胶的孔径分布
试验例3：凝胶孔隙率的测定
分别称取2g实施例1～7及对比例1～4中制备所得凝胶C1～C7及B1～B4置于500目干燥筛网中，称量并记录干燥筛网的质量M0，并向筛网中加入NaCl溶液(0.9％)，使凝胶充分浸泡在NaCl溶液中，过夜使其充分溶胀。将筛网置于擦镜纸上擦干多余水分后称量溶胀后的凝胶及筛网的总质量并记录，记为M1。随后把装有凝胶的筛网烘干，直至完全干燥，称量干燥的凝胶及筛网的重量并记为M2。最后，计算凝胶的孔隙率，计算公式如下：
凝胶孔隙率(％)＝(M1-M2)/(M1-M0)*100％。
凝胶孔隙率的测定结果如图6所示，本发明的凝胶C1～C7的孔隙率均在95％以上，而对比例1～4所得凝胶B1～B4，其孔隙率为15％～35％。
试验例4：凝胶溶胀率的测定
为了评估凝胶的吸水性能，将凝胶C1～C7及B1～B4恒重后的质量记为W1，然后将其浸入pH＝7.0的磷酸盐缓冲液中使其充分溶胀。每隔0.2h收集样品，用滤纸轻轻去除未吸收的水分后进行称重；待样品溶胀达到饱和点(Whyd)停止测试。凝胶的溶胀率由以下公式进行计算：
溶胀率＝(Whyd-W1)/W1×100％
凝胶C1～C7、B1-B4的溶胀率测试结果如图7所示，本发明的凝胶C1～C7的溶胀率在15.00％～41.4％，而凝胶B1-B4其溶胀率只有1.8％～5.0％，其中凝胶C1的溶胀率最高，吸水最快，最早达到饱和点，这是由于凝胶C1具有更大的孔径和更高的孔隙率，故可以更快地吸收更多的水分，从而更早地达到吸水的饱和点。而对比例中所得凝胶B1～B4的溶胀率均较低，这是由于其具有较小的孔径和较低的孔隙率，所以吸水速率较慢，达到饱和点需要更长时间。利用冷冻凝胶的高吸水性能，可将其作为止血材料应用于组织工程。
试验例5：凝胶体外降解性能的测定
取10ml玻璃瓶，加入1.0ml的75U/ml酶溶液，不加针推入2.0ml凝胶样品后于漩涡混合器混合60s，确保凝胶样品与酶溶液均匀混合，用流变仪在37℃测定动力粘度(η，Pa·s)：装载间隙：1000μm，测试模式：flowpeak hold模式；测试时间：14400s。
如图8是凝胶C1～C7的降解曲线，从曲线中可知，凝胶的稳定性很高，降解时间均在90min以上；而聚谷氨酸凝胶C1-C6中，C6灭菌后的弹性模量最高，其降解时间也最长，可达190min，可见凝胶的降解时间基本与其弹性模量成正比，即凝胶的弹性模量越大，越难降解，降解时间越长。
试验例6：凝胶力学性能的测定
取适量凝胶(直径为10mm，高度约10mm的圆柱体)在万能电子试验机上进行单轴拉伸来测试其力学性能，选用1000N的拉力传感器，拉伸速率为120mm/min，在每次拉伸之前需进行清零操作。实验完成后可得到凝胶样品的力——位移曲线，然后根据以下公式计算应力和应变，进而得到其应力－应变曲线。
应力：Stress＝力/面积；
应变：Strain＝位移/10*100％。
根据以上测试方法测定了凝胶的力学性能，如图9所示是凝胶C6和B1的应力——应变曲线，凝胶C6被循环压缩10次形状仍然保持完好，且在应变为42％时的应力约为5N；而凝胶B1在应变为26％时的应力约为1.99N，此时凝胶已不能保持原状，发生破裂。原因可能是：通过预交联、冷冻-解冻交联工艺所得凝胶，其结构是四位点交联，所以凝胶结构更为致密，稳定性更高，所以抗压时机械性能更强；而凝胶B1是双位点交联，其骨架不够致密，所以结构不稳定，在抗压过程中机械性能较差。
试验例7：凝胶对细胞增殖的影响
将L-929细胞使用含抗生素(100U/mL青霉素，100ug/mL链霉素)和10％血清的MEM培养基置于37℃，5％CO2饱和湿度条件下进行培养。细胞培养时采用无菌操作。当细胞生长至趋近融合，使用胰蛋白酶消化，收集细胞并调整细胞浓度1×105cell/mL进行下述试验。
将上述细胞悬液加入96孔板，每孔100uL，共计1×10“个细胞/孔，37℃，5％CO2，培养24小时。培养结束后，弃去培养板内培养基，分组加入凝胶C1～C7的浸提液和空白对照，每组6孔，放入37℃，5％CO2，饱和湿度培养箱内培养。向L-929细胞培养基中加入1mL含有0.1％EDTA的胰蛋白酶溶液，按照1×104个/孔将L929细胞接种于96孔板，每孔100μL溶液，继续放置在细胞培养箱中以促进细胞生长。同步进行空白的细胞增殖对比实验。
凝胶细胞增殖率由MTT法测定。在分别培养了24小时之后，向每个孔中加入100μL的MTT水溶液(浓度为5mg·mL-1)并置于培养箱中继续培养4小时。然后移除MTT溶液，加入150μL的二甲亚砜以溶解甲瓒结晶，采用酶标仪在570nm波长处检测溶液的吸光度以确定该凝胶对L-929的细胞增殖程度。细胞增值率根据下式计算：
细胞增值率(％)＝(As/Ac)×100％；
其中，As为样品溶液在570nm处的吸光度，Ac为空白对照在570nm处的吸光度。
细胞增值结果如图10所示：从图中可以看出本发明的凝胶C1～C7在24小时的细胞存活率分别为137％、136％、135％、136％、137％、139％、138％，均明显高于未加凝胶的空白对比实验的100％的细胞存活率。从细胞存活率可看出，本发明的凝胶没有细胞毒性，且凝胶的多孔结构在一定程度上对细胞增长具有促进作用。
试验例8：双位点与三位点或四位点的多位点交联凝胶中剩余活性位点的检测
取茚三酮约2g，加纯化水100ml使溶解，混匀；避光2-8℃条件保存备用。取醋酸钠54.6g，加1mol/L醋酸溶液20ml溶解后，加水稀释至500ml，备用。分别取亚精胺标准品与精胺标准品，置10ml量瓶中，用纯化水稀释至刻度，摇匀，配制成亚精胺标准使用液500μg/ml，精胺标准使用液500ug/ml；使用时定量稀释至10、50、100、200μg/ml，并使用原500μg/ml标准使用液作为标准曲线。
取实施例1～7，对比例1～4中湿热灭菌前的冷冻凝胶与上述精胺与亚精胺系列标准溶液，各取1mL，依次加入上述醋酸-醋酸钠缓冲液2.0ml和茚三酮溶液2.0ml，加塞，充分混匀后置70℃水浴加热30min，取出迅速冷却至室温，加纯化水稀释至25ml，混匀；取混合液在565nm波长处长处测定氨基基团衍生物的吸光度，同时在400nm波长处检测亚氨基基团衍生物的吸光度；同法用纯化水进行空白校正。
按下式计算氨基或亚氨基残余量占比(％)：
残余量占比＝(A0-Ai)/A0×100％
式中，A0为对照液测得的吸光度值，Ai为样品测得的吸光度值。
其中，一个亚精胺分子中含有一个亚氨基基团与两个氨基基团，一个精胺分子中含有两个亚氨基基团与两个氨基基团。
试验结果如表3所示：
表3.凝胶中氨基或亚氨基残留量占比
| 实施例 | 冷冻凝胶 | 氨基残留量 | 亚氨基残留量 |
| 实施例1 | C1 | 9.07％ | 9.71％ |
| 实施例2 | C2 | 8.81％ | 9.02％ |
| 实施例3 | C3 | 9.13％ | 9.85％ |
| 实施例4 | C4 | 8.93％ | 9.35％ |
| 实施例5 | C5 | 8.16％ | 9.21％ |
| 实施例6 | C6 | 6.35％ | 7.21％ |
| 实施例7 | C7 | 7.41％ | 8.31％ |
| 对比例1 | B1 | 14.25％ | 87.13％ |
| 对比例2 | B2 | 13.35％ | 88.31％ |
| 对比例3 | B3 | 23.41％ | 91.41％ |
| 对比例4 | B4 | 27.34％ | 90.56％ |
从表3结果可知，实施例1～7所得凝胶C1～C7为三位点或四位点的多位点交联，亚精胺或精胺的氨基与亚氨基的残留量均低于10％，表明氨基与亚氨基的反应效率均达到90％以上，说明通过预交联、冷冻-解冻交联工艺，亚精胺与聚氨基酸发生了三位点交联，精胺与聚氨基酸发生了四位点交联，实现了交联剂的高效利用，对合理控制交联剂的残留量，提高产品临床使用的安全性有十分重要的意义，也进一步证实了本发明中交联剂与聚氨基酸发生了三位点或四位点的多位点交联的有效性。而对比例1～2中，因缺少预交联工艺，其主要反应基团为氨基，反应效率为85％左右，而亚精胺或精胺中的亚氨基的残留量高达87％以上，说明参与反应的亚氨基很少，这可能是由于冷冻前没有进行预交联处理，精氨或亚精胺分子与已被冰晶固定的聚氨基酸分子链段距离较大，交联反应活性较低的亚氨基与聚氨基酸类物质分子链的羧基碰撞概率极低而导致交联过程效率降低，因此，交联反应主要是交联剂两端的氨基基团参与反应，从而形成双位点交联，难以形成结构更稳定的三位点或四位点的多位点交联；而对比例3-4所得凝胶，与实施例6相比，其氨基与亚氨基的残留量均远高于实施例6，也说明若不在适宜的条件下进行预交联处理，将导致后续冷冻过程的交联效率大大降低，且主要发生的也是氨基基团参与的双位点交联反应。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (13)
1.一种聚氨基酸凝胶材料，其特征在于，所述材料由内源性多胺与聚氨基酸在活化剂的作用下，经预交联、冷冻-解冻处理，得到聚氨基酸凝胶，所述内源性多胺与聚氨基酸的交联包含三位点交联或四位点交联。
2.如权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述内源性多胺包括亚精胺和/或精胺。
3.如权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述聚氨基酸为聚谷氨酸和/或聚天冬氨酸。
4.如权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述的凝胶材料的孔径为80～760μm；和/或，所述凝胶材料的孔隙率在95％以上，优选为98％以上。
5.如权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述活化剂包括水溶性碳二亚胺、碳鎓盐和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐中的一种或多种。
6.一种聚氨基酸凝胶材料的制备方法，其特征在于，将聚氨基酸与内源性多胺进行混合得到混合溶液，调节混合溶液的pH为4.00～7.40，加入活化剂，搅拌后在25～60℃下预交联5～60分钟，再进行冷冻交联，将冷冻交联后的产物进行解冻，再重复冷冻-解冻过程0～3次，得到所述凝胶材料。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述冷冻交联的温度为-80～-10℃，时间为2～48h；所述解冻的温度为10～60℃，解冻时间为0.5～8h。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述内源性多胺包括精胺和/或亚精胺；
优选的，所述活化剂包括水溶性碳二亚胺、碳鎓盐和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐中的一种或多种；
优选的，所述聚氨基酸包括聚谷氨酸和/或聚天冬氨酸；
和/或，所述混合溶液的溶剂选自：水、可溶性醇、可溶性酮、DMF、DMA、DMSO中的一种或多种的混合；优选溶剂为水。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合溶液中聚氨基酸的质量浓度为10～160mg/mL；
当所述内源性多胺为精胺时，所述精胺的加入量占所述聚氨基酸结构单元摩尔量的1.0～62％；
当所述内源性多胺为亚精胺时，所述亚精胺加入量占所述聚氨基酸结构单元摩尔量的0.5～52％。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述活化剂加入量占聚氨基酸结构单元摩尔量的0.5～550％；优选为50～500％；更优选为50～300％；当活化剂为水溶性碳二亚胺时，所述方法还包括向混合溶液中加入助剂；
所述助剂包括N-羟基琥珀酰亚胺、磺酸化N-羟基琥珀酰亚胺、叔丁醇、1-羟基苯并三唑中的任一种或多种；
优选的，所述助剂的加入量为所述碳二亚胺质量的10～50％。
11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括将解冻后的产物加入浓度为10～25mg/mL的磷酸盐缓冲液，进行湿热灭菌，即得凝胶材料。
12.一种如权利要求6～11任一项所述的方法制备的凝胶材料。
13.一种权利要求1～5任一项所述的凝胶材料、权利要求6～11任一项所述的方法制备的凝胶材料或权利要求12所述的凝胶材料在制备医疗、美容、保健产品中的应用；
所述医疗、美容产品包括：软组织填充材料、软骨修复材料、组织植入材料、生物材料植入物的涂层；组织工程支架材料、药物缓释媒介、药物靶向载体、创面敷料中的一种或多种。
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