[发明专利]聚乙二醇修饰的氧化石墨烯的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用作胰蛋白酶活化剂的聚乙二醇修饰的氧化石墨烯。

背景技术

胰蛋白酶（Trypsin）是丝氨酸蛋白酶的一种，是高等动物及人体内一种重要的消化酶。胰蛋白酶在胰脏以酶原形式合成，作为胰液的成分分泌后，受肠激酶，或胰蛋白酶的限制性分解而成为具有生物活性的胰蛋白酶。它是一种肽链内切酶，能够选择性水解蛋白质（多肽链）中由赖氨酸或精氨酸的羧基所形成的肽链。

在体内，胰蛋白酶不仅有消化酶的作用，而且能够作用于其它酶的前体（如糜蛋白酶原、羧肽酶原、磷脂酶原等），对它们起活化作用。在临床上，胰蛋白酶常用于治疗脓胸、血胸、溃疡、伤口炎症、创伤性损伤、瘘管等所产生的局部水肿、血肿及脓肿等，能够促使血凝块、脓液、痰液等分解，易于引流排除，加速创面净化，促进肉芽组织新生，并有抗炎症作用。此外，它可用于呼吸道疾病的治疗，也可用于毒蛇咬伤的治疗。在生命科学中，胰蛋白酶是一种非常重要的工具酶。在动物细胞组织培养中，常用于组织的消化和动物细胞的培养传代。由于细胞膜上的糖蛋白（也叫做糖被）,具有黏附性,可使多个细胞黏附在一起而形成组织，胰蛋白酶可以用来水解糖被，使用于实验的动物组织分散成单个细胞.便于制成细胞悬浊液进行细胞培养和观察。在蛋白质组学研究中,用生物质谱鉴定蛋白质方法中，或经过1D或是2D胶分离的胶带，都需要蛋白水解酶的酶解，最常用的酶是胰蛋白酶，它是一种序列特异性的蛋白酶，只切割精氨酸赖氨酸残基的C端。由于胰蛋白酶酶解的强特异性，是蛋白质的氨基酸序列测定中不可缺少的工具酶。 

胰蛋白酶在体内体外都有着重要的功能，因此能够显著提高其生物活性的活化剂在生物医学研究乃至临床上无疑将有着重要的作用；并且在质谱鉴定过程中，需要酶解温度是56℃，大大超过了胰蛋白酶的最适温度，而且过高的温度易使其变性，失去酶解作用，因此能够增强其稳定的稳定剂也显得尤为重要。但是到目前为止，能够提高酶活性的活性剂很少。最近，上海中国科学院应用物理学的黄庆老师所研究的金纳米颗粒可以提高胰蛋白酶活性10%左右，相对于其它的大大降低酶活性的材料来说是非常好的，但是仍然未能满足胰蛋白酶活性的显著提高，未能满足其在生物学上运用的需求，然而关于胰蛋白酶的稳定剂却几乎没有发现（固定化酶除外）。

因此，为了显著提高胰蛋白酶的活性和稳定性，满足其在生物医学上的广泛运用，十分有必要发明一种胰蛋白酶活化剂。

现有技术中，聚乙二醇修饰的氧化石墨烯一般用作药物载体，例如：2008年Dai Hongjie课题组首次报道了利用PEG（聚乙二醇）修饰的氧化石墨烯作为难溶性含芳香结构的抗癌药物载体。他们首先将石墨氧化，获得了尺寸小于50nm的纳米氧化石墨烯（Nanoscale Grapheneoxide, NGO），再将生物相容的10k的支链PEG接枝到NGO上。这种石墨烯材料在生理条件下包括在血清中具有良好的生物相容性和稳定性。然后通过π-π堆垛等物理作用将抗癌药物SN38（喜树碱衍生物）吸附在PEG化的NGO表面，形成石墨烯-药物复合物。石墨烯具有单原子层厚度，其两个基面都可以吸附药物，所以具其他纳米材料无可比拟的超高载药率。同时，NGO-SN38复合物有良好的水溶性，表明其作为药物载体可以用于难溶性药物的增溶。且，其中的药物具有高度活性，同时，该药物载体没有明显的细胞毒性，具有良好的生物安全性。（参见：LIU Z, ROBINSON J, SUN X M, et al. J Am Chem Soc, 2008, 130: 10876-10877）。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种聚乙二醇修饰的氧化石墨烯的新应用，即作为胰蛋白酶活化剂和稳定剂特异性地提高胰蛋白酶的活性和热稳定性。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种聚乙二醇修饰的氧化石墨烯，所述聚乙二醇修饰的氧化石墨烯包括氧化石墨烯，所述氧化石墨烯表面接枝基聚乙二醇，且所述氧化石墨烯中和聚乙二醇通过酰胺键连接；其中，所述聚乙二醇的前体为分子量（重均分子量）9000～11000的六支链聚乙二醇（链端为氨基）；优选为分子量为9500～10500的六支链聚乙二醇（链端为氨基）；并且，所述聚乙二醇的重量百分比为35～45%，优选为38～40%。

上述技术方案中，聚乙二醇修饰的氧化石墨烯尺寸是10nm～30nm，高度为1nm～2nm。

上述聚乙二醇修饰的氧化石墨烯的制备方法可参照刘庄课题组发表的文献YANG K, ZHANG S, et al. ACS NANO, 2010。