一种谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及两性离子多肽水凝胶技术领域，公开一种谷氨酸赖氨酸交替共聚的多肽水凝胶及其制备方法和应用，制备包括步骤：将谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽为溶于缓冲液中，分批次加入碳二亚胺，室温下反应2

【技术实现步骤摘要】
一种谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及两性离子多肽水凝胶
，具体涉及一种谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]抗非特异性蛋白质吸附的抗生物污染聚合物对于体内生物材料应用至关重要。历史上，聚乙二醇(PEG)及其聚合物衍生物一直是体内植入、表面修饰、生物传感器、药物释放系统等中最常用的抗生物污染材料，但在实际的体内应用中PEG表现出如体内稳定性和免疫原性等诸多问题。合成两性离子材料，如聚(磺基甜菜碱)、聚(羧基甜菜碱)、和聚(2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱)等最近显示出超低的生物粘附并成为生物医学应用中PEG的首选替代品。
[0003]然而，PEG和常规两性离子材料都不能通过代谢途径进行生物降解。它们从体内的排出主要采用炎症过程或溶酶体中的氧化机制，只有血液循环中低于约20kDa Mw的聚合物才能通过肾脏清除清除。由于对正常细胞代谢的破坏，这些聚合物作为异物在体内的积聚可能导致病理组织的形成。
[0004]事实上，大多数体内生物医学应用只需要暂时的抗生物污染保护，例如纳米药物载体和用于防止肠道粘连的薄膜。目前由谷氨酸
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赖氨酸(EK)或天冬氨酸
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赖氨氨酸(DK)残基形成的两性离子肽已被证明是优良的无污染材料，而且其结合了两性离子的抗生物污染性能和酶降解性。其水解产物氨基酸可以通过天然蛋白质代谢途径代谢，这提供了克服上述常规两性离子聚合物不可降解问题的机会。
>[0005]如CN106565824A公开了一种具有可控酶降解的抗非特异性蛋白质吸附多肽，其结构上完美的正负电荷交替提高了其抗非特异性蛋白质吸附能力，且具有多肽所具有的酶降解能力。如CN110862448A公开了一种两性离子多肽修饰的GLP
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1衍生物，相比已上市的GLP
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1类药物，具有更平稳的体内缓释，更优秀的血液长循环能力，更低的组织排异性，低免疫原性，优秀的组织相容性、体内酶降解和正常代谢能力。
[0006]然而，尽管上述谷氨酸赖氨酸严格交替共聚的两性离子多肽材料表现出了良好的生物相容性，但其应用一直局限于线性聚合物及蛋白质缀合物，尚未有将其以水凝胶形式应用的先例。虽然存在以谷氨酸和赖氨酸为原料所制备的水凝胶材料，但是两者以无规而非交替的形式随机的分布在聚合物主链上，并不具有典型的两性离子结构(Ma,G.等,Journal of Materials Chemistry B,2017,5(5):935
‑
943)。即使该材料在体外表现出良好的抗污能力但是并没有证据表明其能够在体内有效阻抗异物反应。另外上述多肽材料均基于天然存在的L型氨基酸所合成，由于体内环境具有大量对应的酶导致其存在体内稳定性不佳的问题。
[0007]综合以上因素，制备具有体内异物反应阻抗能力和可控酶降解性兼具的基于交替共聚的两性离子多肽材料水凝胶存在迫切的应用需求。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对两性离子多肽材料在水凝胶应用形态上的缺失，提供一种以谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽为原料，制备具有体内异物反应阻抗能力和可控酶降解性的水凝胶。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0010]一种谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶的制备方法，包括步骤：将谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽溶于缓冲液中，分批次加入碳二亚胺，室温下反应2
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6h形成水凝胶粗品，水凝胶粗品经透析纯化后得到谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶。
[0011]目前已有基于谷氨酸赖氨酸交替共聚的多肽材料的相关报道，但是该材料并没有以水凝胶的形式进行应用。目前理论上可行的将其制备成水凝胶的方法是利用其自身部分的氨基和羧基通过化学反应形成稳定的酰胺键以达到交联的目的。但专利技术人发现该多肽制备水凝胶的过程并不像常规的氨基酸共聚物制备水凝胶那样容易成功。可能是由于该类多肽材料分子结构中同时具有氨基和羧基的化合物，需要精准的调控反应条件以实现氨基和羧基之间的高效反应，方能达到交联的目的。
[0012]专利技术人发现交联过程中交联剂加入量和加入次数、缓冲液成分、缓冲液pH、多肽原料的浓度等都将直接影响是否能够成功交联制备水凝胶产品。经过对多项关键因素的调控，最终成功制备了谷氨酸和赖氨酸的交替共聚多肽材料的水凝胶。
[0013]优选地，分批次加入碳二亚胺后室温下反应2
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4h形成水凝胶粗品。
[0014]所述谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽中氨基酸包括L型和/或D型。现有技术中的多肽材料大多基于天然存在的L型氨基酸所合成，由于体内环境具有大量对应的酶导致其体内稳定性不佳。因此本专利技术中优选含D型氨基酸的谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽，以提高其体内稳定性。
[0015]所述碳二亚胺包括N
‑
(3
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二甲氨基丙基)
‑
N
′‑
乙基碳二亚胺盐酸盐(EDCl)。
[0016]所述碳二亚胺至少分2
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3次加入，每次加入后反应60min以上。优选加入后反应120min以上。专利技术人发现该多肽原料在制备水凝胶的过程中，采用一次性加入活化剂的方法难以成型，即使经过长达4小时以上的反应时间，仍然无法得到交联产品。但采用分批加入的方式却很容易制得水凝胶。
[0017]所述缓冲液的pH为5
‑
6，该pH范围属于氨基与羧基发生化学反应的适宜条件，优选5.5
‑
6.0，进一步优选pH为6.0。
[0018]所述碳二亚胺的总投入摩尔数为谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽中氨基量的15
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30％，如20％、25％，或它们之间任意值。在所述碳二亚胺投料量下能够成胶且所得到的水凝胶能够尽可能保持谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的原始结构。
[0019]所述谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽在缓冲液中的质量浓度为10
‑
20％wt/vol。如12％wt/vol、15％wt/vol、16％wt/vol、18％wt/vol，或它们之间任意值。
[0020]所述的缓冲液为4
‑
吗啉乙磺酸(MES)缓冲液，该缓冲液更适合氨基和羧基通过EDCl发生化学反应。
[0021]本专利技术还提供根据所述的制备方法制得的谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶。该水凝胶具有明显的两性离子结构特性，具备优异的抗生物污染能力和异物反应阻抗能力。
[0022]本专利技术还提供所述的谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶在制备细胞载体、药物
载体或伤口敷料的药品或制剂中的应用。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024](1)本专利技术使得谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽材料能够以水凝胶的形式进行应用，拓宽了该材料在生物医用材料领域的应用。
[0025](2)本专利技术中的水凝胶由交替共聚的谷氨酸和赖氨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶的制备方法，其特征在于，包括步骤：将谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽溶于缓冲液中，分批次加入碳二亚胺，室温下反应2
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6h形成水凝胶粗品，水凝胶粗品经透析纯化后得到谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶。2.根据权利要求1所述的谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽中氨基酸包括L型和/或D型。3.根据权利要求1所述的谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述碳二亚胺包括N
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(3
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二甲氨基丙基)
‑
N
′‑
乙基碳二亚胺盐酸盐。4.根据权利要求1所述的谷氨酸赖氨酸交替共聚多肽的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述碳二亚胺分2
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3次加入，每次加入后反应60min以上。5.根据权利要求1所述的谷氨酸赖...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，周咸池，计剑，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：