一種ε-聚賴氨酸水凝膠及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種ε-聚賴氨酸水凝膠，其具有如下結(jié)構(gòu)單元，其中，n取值為20～30中的任意自然數(shù)，m取值為50～70中的任意自然數(shù)。本發(fā)明還公開了上述ε-聚賴氨酸水凝膠的制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的聚賴氨酸水凝膠對(duì)受體無(wú)毒害，且具有生物降解性和生物相容性。本發(fā)明制得的傷口組織愈合材料可以高效、穩(wěn)定、安全的應(yīng)用于傷口組織粘合。
【專利說(shuō)明】一種ε-聚賴氨酸水凝膠及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種ε -聚賴氨酸水凝膠及其制備方法和應(yīng)用，屬于醫(yī)療技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水凝膠醫(yī)用創(chuàng)傷輔料是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型的創(chuàng)傷輔料。與傳統(tǒng)的輔料相t匕，水凝膠能促進(jìn)傷口更好地愈合、減輕患者的疼痛，它能改善創(chuàng)面的微環(huán)境、抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。水凝膠特別適用于常見(jiàn)的體表創(chuàng)傷，如擦傷、劃傷、褥瘡等各種皮膚損傷。對(duì)于這些傷口，傳統(tǒng)上醫(yī)生一般用無(wú)菌紗布及外用抗生素處理。但是紗布易于皮膚傷口組織黏連，換藥時(shí)常常破壞新手的上皮和肉芽組織，引起出血，這不但不利于傷口的愈合，而且使病人疼痛難忍。用水凝膠輔料敷貼在傷口上時(shí)，它不但不粘連傷口、不破壞新生組織，而且能殺死各種細(xì)菌、避免傷口感染。水凝膠輔料是一種良好的創(chuàng)面輔料，它是含有一定水分的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子溶脹體，具有良好的吸水性和生物相容性，能與不平整的創(chuàng)面密切貼合而不會(huì)發(fā)生粘連，減少了細(xì)菌滋生的機(jī)會(huì)且易于更換，并且可以滲入各種藥物成分和生長(zhǎng)因子，可以促進(jìn)傷口的愈合。水凝膠本身的熱容量大，對(duì)傷口有溫和的冷卻作用，能減輕傷口的疼痛。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水凝膠輔料進(jìn)行了廣泛的研究并取得了一些成果。目前，水凝膠輔料占全球輔料和繃帶市場(chǎng)的大部分。
[0003]目前應(yīng)用于創(chuàng)傷輔料并已商業(yè)化生產(chǎn)的材料主要有纖維蛋白膠、氰基丙烯酸酯、殼聚糖等，但由于都分別有其缺陷而限制了在臨床外科醫(yī)學(xué)中的廣泛應(yīng)用，如纖維蛋白膠主要來(lái)源于動(dòng)物血液組織，所以存在血液病毒感染的風(fēng)險(xiǎn)，氰基丙烯酸酯雖然止血效果良好但由于細(xì)胞毒性較大也不是傷口組織愈合的最佳選擇材料，殼聚糖具有快速止血的功能，可以加工成各種醫(yī)用輔料產(chǎn)品，但由于其力學(xué)性能差、脆性較大、水溶性差等缺點(diǎn)成為其應(yīng)用于外科創(chuàng)傷輔料的主要阻礙因素。
[0004]ε -聚賴氨酸是一種形成水凝膠的天然高分子材料，由微生物發(fā)酵法制得。ε _聚賴氨酸的分子量在三千到五千道爾頓之間，與天然細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)中的蛋白成分和功能類似，聚賴氨酸區(qū)別于其他創(chuàng)傷輔料材料的顯著優(yōu)勢(shì)在于以下幾個(gè)方面:首先，分子鏈上擁有大量的氨基活性基團(tuán)，其在水溶液或者酸性環(huán)境下結(jié)合氫離子帶上正電荷形成陽(yáng)離子聚合物，這種陽(yáng)離子聚合物可以很好的結(jié)合在細(xì)胞表面從而達(dá)到創(chuàng)傷組織粘合的目的，其次，由于聚賴氨酸是天然高分子材料，具有良好的生物相容性，并且其降解產(chǎn)物賴氨酸為人體必需氨基酸，最后，聚賴氨酸為氨基酸聚合物，其水溶性良好，克服了眾多組織愈合材料難溶于水的困難，但由于聚賴氨酸攜帶大量的活性氨基基團(tuán)，其在水溶液或者酸性環(huán)境下結(jié)合氫離子帶上正電荷會(huì) 一定程度上破壞組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)，具有一定的細(xì)胞毒性，要使其安全的應(yīng)用于傷口組織粘合，必須對(duì)其進(jìn)行改性以降低細(xì)胞毒性。
[0005]PEG是一種水溶性和生物相容性良好的高分子，被廣泛用于生物材料的表面改性、多肽和蛋白藥物的修飾保護(hù)。PEG修飾對(duì)一些引發(fā)的細(xì)胞凋亡有明顯的抑制作用，顯著降低胞內(nèi)ROS (活性氧簇)含量，并保護(hù)線粒體膜電位的穩(wěn)定。PEG修飾主要通過(guò)減少胞內(nèi)ROS (活性氧簇)的產(chǎn)生來(lái)降低聚賴氨酸的細(xì)胞毒性，高修飾度有明顯的降低毒性的作用。PEG化聚賴氨酸可以顯著降低聚賴氨酸的細(xì)胞毒性，降低毒性的能力隨PEG的分子量和修飾度的增大而明顯加強(qiáng)。
[0006]目前應(yīng)用于創(chuàng)傷輔料的水凝膠醫(yī)用材料主要分為化學(xué)合成和生物高分子材料兩種，但水凝膠材料形成過(guò)程存在材料機(jī)械強(qiáng)度差、生物相容性不好、細(xì)胞毒性大等諸多缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種醫(yī)用創(chuàng)傷輔料聚賴氨酸水凝膠。
[0008]本發(fā)明還要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供上述水凝膠的制備方法。
[0009]本發(fā)明最后要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供上述水凝膠的應(yīng)用。
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0011]一種ε -聚賴氨酸水凝膠，其具有如下結(jié)構(gòu)單元:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種ε -聚賴氨酸水凝膠，其具有如下結(jié)構(gòu)單元:
2.權(quán)利要求1所述的ε-聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，它包括如下步驟: (1)將聚乙二醇溶解在二氯甲烷中，再加入4-二甲氨基吡啶和三乙胺室溫下反應(yīng)20~150min，反應(yīng)結(jié)束后在室溫、惰性氣體保護(hù)條件下將反應(yīng)液滴加到對(duì)硝基苯基氯甲酸酯的二氯甲烷溶液中，滴加完畢后在室溫、惰性氣體保護(hù)條件下反應(yīng)12~72h，反應(yīng)結(jié)束后，先將反應(yīng)液旋蒸再滴加到冷乙醚中，過(guò)濾后取沉淀再真空冷凍干燥得到對(duì)硝基苯基氯甲酸酯-聚乙二醇-對(duì)硝基苯基氯甲酸酯共聚物； (2)將步驟(1)得到的對(duì)硝基苯基氯甲酸酯-聚乙二醇-對(duì)硝基苯基氯甲酸酯共聚物溶解在磷酸緩沖液中，然后加入溶有酪胺的磷酸緩沖液，室溫下反應(yīng)5~15h得到對(duì)硝基苯基氯甲酸酯-聚乙二醇-酪胺共聚物溶液； (3)將ε-聚賴氨酸溶解在磷酸緩沖液中，再加入步驟(2)得到的對(duì)硝基苯基氯甲酸酯-聚乙二醇-酪胺共聚物溶液，室溫下反應(yīng)12~72h，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾除去對(duì)硝基苯基氯甲酸酯鹽沉淀，過(guò)濾后得到的濾液再在純水中透析4~8天，凍干得到接枝聚乙二醇和酪胺的ε-聚賴氨酸； (4)將步驟(3)得到的接枝聚乙二醇和酪胺的ε-聚賴氨酸溶解在水或者磷酸緩沖液中,加入辣根過(guò)氧化物酶與過(guò)氧化氫的混合水溶液,室溫下攪拌5~60s形成聚賴氨酸水凝膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，聚乙二醇溶解在二氯甲烷中，使得溶質(zhì)聚乙二醇的濃度為50~200g/L ;對(duì)硝基苯基氯甲酸酯的二氯甲烷溶液中，溶質(zhì)對(duì)硝基苯基氯甲酸酯的濃度為20~40g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，聚乙二醇、4-二甲氨基吡啶、三乙胺、對(duì)硝基苯基氯甲酸酯的反應(yīng)摩爾比為1:2~5:2~5:2 ~5。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的冷乙醚溫度為_4°C~_20°C，冷乙醚用量為旋蒸后反應(yīng)液體積的20~40倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，真空冷凍干燥溫度為_40°C~_80°C，壓力為10~30Pa。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所有操作都在室溫?zé)o水無(wú)氧條件下進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(2)、(3)和⑷中，所述的磷酸緩沖液為PH7.4,0.01~0.2mol/L的磷酸緩沖液。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，對(duì)硝基苯基氯甲酸酯-聚乙二醇-對(duì)硝基苯基氯甲酸酯共聚物溶解在磷酸緩沖液中，溶質(zhì)硝基苯基氯甲酸酯-聚乙二醇-對(duì)硝基苯基氯甲酸酯共聚物的濃度為50~100g/L ;溶有酪胺的磷酸緩沖液中，溶質(zhì)酪胺的濃度為3~10g/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ε-聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，對(duì)硝基苯基氯甲酸酯-聚乙二醇-對(duì)硝基苯基氯甲酸酯共聚物與酪胺的摩爾比為2:0.5~1.5。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ε-聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所有操作都在室溫?zé)o氧條件下進(jìn)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ε-聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，聚賴氨酸溶解在磷酸緩沖液中，溶質(zhì)聚賴氨酸濃度為0.43~1.09g/L。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，ε-聚賴氨酸與對(duì)硝基苯基氯甲酸酯-聚乙二醇-對(duì)硝基苯基氯甲酸酯共聚物的摩爾比為0.04 ~0.07:2ο
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所有操作都在室溫?zé)o氧條件下進(jìn)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，將步驟(3)得到的接枝PEG(聚乙二醇)和酪胺的聚賴氨酸溶解在水或者磷酸緩沖液中，溶質(zhì)接枝PEG (聚乙二醇)和酪胺的ε -聚賴氨酸濃度為10~15wt%。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ε`-聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，辣根過(guò)氧化物酶與過(guò)氧化氫的混合水溶液中，溶質(zhì)辣根過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫在水溶液中的濃度分別為0.003~0.12mg/mL和0.02~0.07wt%。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚賴氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所有反應(yīng)操作都在室溫?zé)o氧條件下進(jìn)行。
18.權(quán)利要求2~17任意一項(xiàng)方法制備得到的聚賴氨酸水凝膠。
19.權(quán)利要求1或權(quán)利要求18所述的ε-聚賴氨酸水凝膠在制備創(chuàng)傷輔料中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08G81/00GK103755965SQ201310728964
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】徐虹, 遲波, 王瑞, 馮小海, 李莎, 梁金豐, 歐陽(yáng)平凱 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)