一种超分子弹性蛋白及其制备的水凝胶和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种超分子弹性蛋白及其制备的水凝胶和应用。现有的细胞粘附材料主要是动物来源的生物材料，如胶原蛋白、层粘连蛋白和Matrigel等，具有传播疾病的潜在危险且批次质量不稳定，不适合医疗或日化领域应用。本发明专利技术的超分子弹性蛋白可以10min以内在任意水溶液里快速形成具有水下粘附特性、剪切变稀效应、可注射式、均匀多孔隙的超分子胶体，无需任何额外的人工干扰，如调pH，添加化学交联剂等，仅仅只需静置即可完成成胶，同时具备极强的细胞粘附特性，可以促进细胞粘附、增殖、分化以及细胞三维培养；同时对于受损皮肤可以促进皮肤组织如胶原和血管的再生，并具有抗炎症的作用，可应用于组织工程或者日化领域。可应用于组织工程或者日化领域。可应用于组织工程或者日化领域。

【技术实现步骤摘要】
一种超分子弹性蛋白及其制备的水凝胶和应用


[0001]本专利技术属于生物
，尤其涉及一种超分子弹性蛋白及其制备的水凝胶和应用。

技术介绍

[0002]细胞粘附特性极大的影响细胞命运，如细胞信号传导、迁移、增殖及分化；良好的细胞粘附在组织工程和生物医药研究及其应用上至关重要，这是由于细胞粘附会影响细胞培养平台及植入体的功能。目前常用天然来源的蛋白材料如胶原蛋白、层粘连蛋白以及Matrigel来促进细胞粘附。尽管上述天然来源蛋白材料已经成为3D细胞培养和组织工程支架的主要成分，然而这些材料不适合医疗应用。首先上述材料从活的动物组织分离，可能具有潜在的不良免疫反应及高感染风险，且Matrigel来源于小鼠EHS肉瘤，同时动物来源材料的质量通常因批次而异，并且可能由于材料中存在的未知细胞信号因子而产生不良影响。相比之下，微生物合成的重组蛋白材料特别有吸引力，不仅因为它们具有出色的生物降解性、生物相容性以及与细胞外基质的相似性，同时还具有批次稳定的同质性、序列与功能的可编程性、成本低、易于大规模生产。
[0003]另外一个理想的细胞粘附材料需要同时具备多个特性，除了上述细胞粘附和一般重组蛋白材料所拥有的特性之外，还需要具备在保证蛋白活性的情况下快速自组装成胶体，水下可以粘附到任何物体表面，耐有机溶剂腐蚀等特性。遗憾的是在目前并没有任何一种材料可以同时具备上述所有的特性，尽管有些研究通过引入其他来源组分如化学合成聚合物或者离子表面活性剂来满足上述部分特性要求，但是这种混杂多种物质的特性会产生一些潜在的问题，如生物难以兼容和难以降解等，这些都会影响到细胞粘附材料在生物医疗或者日化领域的应用。
[0004]本专利技术公开了一种基于超分子弹性蛋白的新型细胞粘附材料可以满足上述所有的特性。本专利技术公布的利用基因工程菌生产的新型超分子弹性蛋白，可以以4％的浓度(w/v)在任意水溶液里面快速形成具有水下粘附特性、剪切变稀效应、可注射式、均匀多孔隙的超分子胶体(10min以内)，同时具备极强的细胞粘附特性，将上述超分子水凝胶涂于任何物体表面均可以使得该表面成为细胞粘附材料，可以促进细胞粘附、增殖、分化和细胞三维培养，同时能够促进皮肤组织(如血管和胶原)再生；并且涂抹后的超分子胶体在任意有机溶剂中浸泡后依然附着在物体表明，形态无明显变化，因此胶体具有有机溶剂耐受性。本专利技术公开的新型细胞粘附材料可作为组织工程、生物医学、药物递送、日化等领域的重要载体。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种超分子弹性蛋白及基于超分子弹性蛋白的新型细胞粘附材料的构建，摆脱对动物来源材料的依赖，同时赋予细胞粘附材料多个优良特性，除了细胞粘附和一般重组蛋白材料所拥有的如出色的生物降解性、生物相容性、细胞外基质的相似性、批次稳定的同质性、序列与功能的可编程性、成本低、易于大规模生产等特
性之外，还需要具备在保证蛋白活性的情况下快速自组装成胶体，水下可以粘附到任何物体表面，耐有机溶剂腐蚀等独特特性。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：将来源于酿酒酵母的超分子自组装短肽Ure2(1
‑
80)融合到了人造弹性蛋白的N端，以此得到超分子弹性蛋白，其中超分子自组装短肽Ure2(1
‑
80)的氨基酸序列为：
[0007]MMNNNGNQVSNLSNALRQVNIGNRNSNTTTDQSNINFEFSTGVNNN NNNNSSSNNNNVQNNNSGRNGSQNNDNENNIKNT；
[0008]进一步地，人造弹性蛋白由三个部分融合组成，分别是乳酸菌来源的免疫球蛋白部分序列GB1和昆虫弹性蛋白的部分序列R16提供机械强度，以及人源细胞粘附短肽RGD提供细胞粘附位点，最终的人造弹性蛋白序列为GB1
‑
R16
‑
RGD；
[0009]人造弹性蛋白中提供机械强度的蛋白序列可以是一个重复数(GB1
‑
R16
‑
RGD)，也可以是多个重复数，如四个重复(GB1
‑
R16)4
‑
RGD；
[0010]人造弹性蛋白中的GB1的氨基酸序列为：
[0011]MDTYKLILNGKTLKGETTTEAVDAATAEKVFKQYANDNGVDGEWTY DDATKTFTVTERS；
[0012]人造弹性蛋白中R16的氨基酸序列为：AQTPSSQYGAP；
[0013]人造弹性蛋白中RGD的氨基酸序列为：RGD。
[0014]超分子弹性蛋白，其完整序列组成为：单一重复数如Ure2(1
‑
80)
‑
GB1
‑
R16
‑
RGD，或者多个重复数如Ure2(1
‑
80)
‑
(GB1
‑
R16)4
‑
RGD。
[0015]本专利技术还提供了一种基于超分子弹性蛋白的新型细胞粘附材料的构建，通过基因工程菌表达出的超分子弹性蛋白，可以在任意水溶液里面快速形成具有水下粘附特性、剪切变稀效应、可注射式、均匀多孔隙的超分子胶体(10min以内)，同时具备极强的细胞粘附特性，将上述超分子水凝胶涂于任何物体表面均可以使得该表面成为细胞粘附材料，可以促进细胞粘附、增殖、分化和细胞三维培养，同时能够促进皮肤组织再生。
[0016]进一步地，通过基因工程菌表达出的超分子弹性蛋白，在纯化、冷冻干燥后得到的蛋白质粉末无需任何物理或化学方式处理，可以以不低于4％的浓度(w/v)在任意水溶液包括纯水里面快速形成具有水下粘附特性的超分子胶体。
[0017]进一步地，通过基因工程菌表达出的超分子弹性蛋白，具有批次稳定性，形成的超分子水凝胶具有均匀多孔隙，溶液可以透过，不仅可以作为细胞粘附涂层材料涂抹于任何物体表明进行细胞二维的粘附、增殖以及分化，也可以与细胞进行混匀进行细胞三维培养，是一个极佳的组织工程支架材料。
[0018]进一步地，形成的超分子水凝胶涂抹在受损的皮肤上，可以促进伤口愈合，并能够促进皮肤组织上的血管和胶原再生，同时具有抗炎症作用。
[0019]进一步地，超分子胶体在任意有机溶剂中浸泡后依然附着在物体表明，形态无明显变化，具有有机溶剂耐受性。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021](1)本专利技术利用基因工程菌生产的新型超分子弹性蛋白，经发酵、纯化、冻干而得到，得到的蛋白质粉末无需任何物理或化学方式处理，可以在任意水溶液里面快速形成具有水下粘附特性、剪切变稀效应、可注射式、均匀多孔隙的超分子胶体(10min以内)。
[0022](2)本专利技术制备的超分子胶体具备极强的细胞粘附特性，具有批次稳定性，形成的
超分子水凝胶具有均匀多孔隙，溶液可以透过，将上述超分子水凝胶涂于任何物体表面均可以使得该表面成为细胞粘附材料，可以促进细胞二维的粘附、增殖、分化和细胞三维培养，同时能够促进皮肤组织本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超分子弹性蛋白，其特征在于：所述超分子弹性蛋白由弹性重组蛋白与短肽Ure2融合得到，其中，所述弹性重组蛋白由第一序列、第二序列和第三序列融合而成；第一序列的氨基酸序列为MDTYKLILNGKTLKGETTTEAVDAATAEKVFKQYANDNGVDGEWTYDDA TKTFTVTERS，第二序列的氨基酸序列为AQTPSSQYGAP，第三序列的氨基酸序列为RGD；所述短肽Ure2的氨基酸序列为MMNNNGNQVSNLSNALRQVNIGNRNSNTTTDQSNINFEFSTGVNNNNNN NSSSNNNNVQNNNSGRNGSQNNDNENNIKNT。2.根据权利要求1所述的超分子弹性蛋白，其特征在于：所述弹性重组蛋白中，第一序列和第二序列所构成重组单元的数量为一个或多个。3.根据权利要求2所述的超分子弹性蛋白，其特征在于：第一序列和第二序列所构成重组单元的数量为1
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊俊，陈坚，周景文，王兆石，王召君，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：