聚多肽-dna水凝膠及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了聚多肽-DNA水凝膠及其制備方法，其中，該聚多肽-DNA水凝膠包括：多肽，所述多肽上共價結(jié)合有單鏈DNA分子；雙鏈DNA分子，其中，所述雙鏈DNA分子具有兩個粘性末端；其中，所述粘性末端與所述單鏈DNA分子互補；所述多肽通過所述雙鏈DNA分子的粘性末端和所述單鏈DNA分子的互補形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的聚多肽DNA水凝膠機械強度可調(diào)節(jié)，生物相容性良好，具有可逆的熱響應性和特異性的酶響應性。
【專利說明】聚多肽-DNA水凝膠及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)學領域，具體地涉及聚多肽-DNA水凝膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水凝膠是一類含有親水基團，能被水溶脹并保持其完整三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的聚合物。它在水中能夠吸收大量的水分顯著溶脹，并在顯著溶脹之后能夠繼續(xù)保持其原有結(jié)構(gòu)而不被溶解，它能夠感知外界刺激的微小變化，如溫度、pH值、離子強度、電場、磁場等，并能夠?qū)ν饨绱碳ぎa(chǎn)生響應。由于水凝膠的結(jié)構(gòu)與為細胞提供生物環(huán)境的細胞外基質(zhì)十分相似，因而，水凝膠在生物醫(yī)學領域有廣泛的應用前景。然而，制備具有良好的生物相容性和合適的機械強度的水凝膠，仍是組織工程領域的一大挑戰(zhàn)。
[0003]因而，目前關(guān)于水凝膠的研究仍有待深入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種生物相容性良好，可調(diào)節(jié)機械強度，且具有多重響應性的聚多肽-DNA水凝膠。
[0005]在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種聚多肽-DNA水凝膠。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該聚多肽-DNA水凝膠包括:多肽，所述多肽上共價結(jié)合有單鏈DNA分子；雙鏈DNA分子，其中，所述雙鏈DNA分子具有兩個粘性末端，其中，所述粘性末端與所述單鏈DNA分子互補，所述多肽通過所述雙鏈DNA分子的粘性末端和所述單鏈DNA分子的互補形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的聚多肽-DNA水凝膠生物相容性良好，機械強度可調(diào)節(jié)，且具有多重響應性，能夠有效用于細胞培養(yǎng)、藥物釋放等生物醫(yī)學領域。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述聚多肽-DNA水凝膠還具有以下附加技術(shù)特征:
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述雙鏈DNA分子的兩個粘性末端具有相同的核苷酸序列。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述雙鏈DNA分子的兩個粘性末端的長度與所述單鏈DNA分子的長度相同。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述雙鏈DNA分子的兩個粘性末端的長度分別獨立地為8~12nt。由此，有利于聚多肽-DNA水凝膠的形成，且形成的聚多肽-DNA水凝膠的機械強度良好，另外，通過調(diào)節(jié)雙鏈DNA分子的兩個粘性末端的長度，能夠形成具有不同機械強度的聚多肽-DNA水凝膠。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述多肽具有如SEQ ID NO:12所示的氨基酸序列。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述單鏈DNA分子具有如SEQ ID NO:1所不的核苷酸序列。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述雙鏈DNA分子具有第一鏈和第二鏈，其中，所述第一鏈和所述第二鏈滿足下列條件之一:所述第一鏈具有SEQ ID NO:2所示的序列，所述第二鏈具有SEQ ID NO:3所示的序列；所述第一鏈具有SEQ ID NO:4所示的序列，所述第二鏈具有SEQ ID NO:5所示的序列；所述第一鏈具有SEQ ID NO:6所示的序列，所述第二鏈具有SEQ ID NO:7所示的序列；所述第一鏈具有SEQ ID NO:8所示的序列，所述第二鏈具有SEQID NO:9所示的序列；所述第一鏈具有SEQ ID NO: 10所示的序列，所述第二鏈具有SEQ IDNO:11所示的序列。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實施例，每個所述多肽上結(jié)合有多個單鏈DNA分子。由此，有利于提高聚多肽-DNA水凝膠的穩(wěn)定性和機械強度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實施例，每個所述多肽上結(jié)合有至少4個所述單鏈DNA分子。由此，聚多肽-DNA水凝膠的穩(wěn)定性和機械強度較好。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述雙鏈DNA分子與所述單鏈DNA分子的摩爾比為0.6~1.2:1。由此，聚多肽-DNA水凝膠的機械強度較好。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述多肽與所述單鏈DNA分子形成具有下列化學式所示的結(jié)構(gòu):
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種聚多肽-DNA水凝膠，其特征在于，包括: 多肽，所述多肽上共價結(jié)合有單鏈DNA分子； 雙鏈DNA分子，其中，所述雙鏈DNA分子具有兩個粘性末端； 其中，所述粘性末端與所述單鏈DNA分子互補； 所述多肽通過所述雙鏈DNA分子的粘性末端和所述單鏈DNA分子的互補形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚多肽-DNA水凝膠，其特征在于，所述雙鏈DNA分子的兩個粘性末端具有相同的核苷酸序列， 任選地，所述雙鏈DNA分子的兩個粘性末端的長度與所述單鏈DNA分子的長度相同， 任選地，所述雙鏈DNA分子的兩個粘性末端的長度分別獨立地為8~12nt。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚多肽-DNA水凝膠，其特征在于，所述多肽具有如SEQIDNO: 12所示的氨基酸序列， 任選地，所述單鏈DNA分子具有如SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列， 任選地，所述雙鏈DNA分子具有第一鏈和第二鏈，其中，所述第一鏈和所述第二鏈滿足下列條件之一: 所述第一鏈具有SEQ ID NO:2所示的序列，所述第二鏈具有SEQ ID NO:3所示的序列； 所述第一鏈具有SEQ ID NO:4所示的序列，所述第二鏈具有SEQ ID NO:5所示的序列； 所述第一鏈具有SEQ ID NO:6所示的序列，所述第二鏈具有SEQ ID NO:7所示的序列； 所述第一鏈具有SEQ ID NO:8所示的序列，所述第二鏈具有SEQ ID NO:9所示的序列； 或所述第一鏈具有SEQ ID NO: 10所示的序列，所述第二鏈具有SEQ ID NO:11所示的 序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚多肽-DNA水凝膠，其特征在于，每個所述多肽上結(jié)合有多個所述單鏈DNA分子， 優(yōu)選地，每個所述多肽上結(jié)合有 至少4個所述單鏈DNA分子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚多肽-DNA水凝膠，其特征在于，所述雙鏈DNA分子與所述單鏈DNA分子的摩爾比為0.6~1.2:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚多肽-DNA水凝膠，其特征在于，所述多肽具有下列化學式所示的結(jié)構(gòu):
7.一種制備權(quán)利要求1~6任一項所述聚多肽-DNA水凝膠的方法，其特征在于，包括: 提供多肽和雙鏈DNA分子，其中，所述多肽上共價結(jié)合有至少一個單鏈DNA分子，所述雙鏈DNA分子具有兩個粘性末端，并且所述粘性末端與所述單鏈DNA分子互補；以及 將所述多肽與所述雙鏈DNA分子混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述提供多肽進一步包括: 使5-溴-戊酸與疊氮化鈉接觸，以便獲得5-疊氮-戊酸； 使所述5-疊氮-戊酸與羥基丁二酰亞胺接觸，以便獲得5-疊氮戊酸羥基丁二酰亞胺酷； 使所述5-疊氮戊酸羥基丁二酰亞胺酯與氨基修飾的單鏈DNA分子接觸，以便獲得含有疊氮基團的單鏈DNA分子； 使Y-炔丙基-L-谷氨酸與二-(三氯甲基)碳酸酯接觸，以便獲得Y-炔丙基-L-谷氨酸酯N-羰酸酐； 使所述Y-炔丙基-L-谷氨酸酯N-羰酸酐與Y-芐基-L-谷氨酸酯N-羰酸酐接觸，以便獲得Y -芐基-L-谷氨酸酯Y -炔丙基-L-谷氨酸酯共聚物； 使所述-芐基-L-谷氨酸酯Y -炔丙基-L-谷氨酸酯共聚物與三氟乙酸和HBr接觸，以便獲得L-谷氨酸Y -炔丙基-L-谷氨酸酯共聚物； 使所述含有疊氮基團的單鏈DNA分子與所述L-谷氨酸Y -炔丙基-L-谷氨酸酯共聚物接觸，以便獲得所述多肽， 優(yōu)選地，進一步包括: 將所述5-溴-戊酸溶于二甲基亞砜，加熱至40攝氏度后，加入所述疊氮化鈉，于85攝氏度、攪拌下反應過夜，將所得到的反應液冷卻至40攝氏度，加入濃鹽酸，攪拌過夜，經(jīng)乙醚萃取，得到所述5-疊氮-戊酸； 將所述5-疊氮戊酸和所述羥基丁二酰亞胺溶于二氯甲烷，攪拌下加入1-乙基-3- (3- 二甲氨基丙基)碳二亞胺，室溫攪拌過夜，得到所述5-疊氮戊酸羥基丁二酰亞胺酯；將所述5-疊氮戊酸羥基丁二酰亞胺酯溶于N，N- 二甲基甲酰胺，將所得到的溶液與所述氨基修飾的單鏈DNA分子的水溶液和磷酸鹽緩沖溶液混合，以便獲得含有疊氮基團的單鏈DNA分子； 使Y-炔丙基-L-谷氨酸與雙(三氯甲基)碳酸酯接觸，以便獲得Y-炔丙基-L-谷氨酸酯N-羰酸酐； 使所述Y -炔丙基-L-谷氨酸酯N-羰酸酐與所述Y -芐基-L-谷氨酸酯N-羰酸酐溶于N，N- 二甲基甲酰胺，加入含Ni的配合物作為催化劑后，于20攝氏度下攪拌反應，得到所述Y-芐基-L-谷氨酸酯Y-炔丙基-L-谷氨酸酯共聚物，其中，所述Y-芐基-L-谷氨酸酯N-羰酸酐、所述Y -炔丙基-L-谷氨酸酯N-羰酸酐與所述Ni的摩爾比為10:3:0.05 ； 使所述-芐基-L-谷氨酸酯Y -炔丙基-L-谷氨酸酯共聚物溶于三氟乙酸，加入HBr的醋酸溶液后，于室溫下攪拌反應2小時，得到所述L-谷氨酸Y -炔丙基-L-谷氨酸酯共聚物； 使所述L-谷氨酸Y -炔丙基-L-谷氨酸酯共聚物水溶液與CuSO4溶液、THTA、所述含有疊氮基團的單鏈DNA分子溶液和抗壞血酸鈉溶液混合，將所得到的混合溶液于50攝氏度、振蕩條件下反應過夜，得到所述多肽。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述單鏈DNA分子是通過固相亞磷酰胺DNA合成方法合成的， 任選地，所述雙鏈DNA分子是通過以下步驟獲得的: 將按照化學計量配比的所述單鏈DNA分子與TBE緩沖液混合，加熱至95攝氏度并保溫3分鐘后，于2小時內(nèi)冷卻至室溫，以便獲得所述雙鏈DNA分子。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述將所述多肽與所述雙鏈DNA分子混合進一步包括: 將所述多肽與所述雙鏈DNA分子 按照所述雙鏈DNA分子與所述單鏈DNA分子的摩爾比為0.6-1.2:1的比例混合，以便得到多肽與雙鏈DNA分子的混合物； 將所述多肽與雙鏈DNA分子的混合物按照質(zhì)量分數(shù)為0.3%-5%的比例溶于TBE緩沖液中，以便獲得聚多肽-DNA水凝膠。
【文檔編號】C08J3/075GK103910893SQ201410101230
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】劉冬生, 李志波, 李闖, 陳平, 楊忠強, 金娟, 邢永政 申請人:清華大學, 中國科學院化學研究所