[发明专利]一种提升酰胺化反应用于制备蛋白质生物墨水的方法

说明书

本发明涉及一种提升酰胺化反应用于制备蛋白质生物墨水的方法。该方法包括：碳酸盐/碳酸氢盐缓冲溶液的制备，甲基丙烯酸修饰的蛋白质材料制备，蛋白质生物墨水制备。该方法操作简单、便捷可行，使用动物来源的蛋白质和甲基丙烯酸酐为原料，来源广泛，免疫原性低，组织相容性良好同时具有广泛的信号位点，可以与生物大分子特异性结合，能够引导细胞、黏附增殖和分化。

技术领域

本发明属于生物墨水制备领域，特别涉及一种提升酰胺化反应用于制备蛋白质生物墨水的方法。

背景技术

由于各种外伤、疾病以及年龄增长等因素，组织和器官缺损逐渐成为一种常见的现象，例如皮肤烧伤和乳房切除等。

现有的组织修复方法包括，植入可降解的天然或人工材料、填充和固定永久假体或添加细胞材料复合物。这些材料往往在化学成分上和人体组织差异极大，不利于细胞增殖粘附，同时容易引起排异反应以及形成纤维组织；力学上与缺损部位不匹配，形状也存在巨大差异。因此开发化学组成、力学以及形状上能匹配组织缺损的技术具有巨大的潜在应用前景。

目前来源于动物的蛋白质生物材料是制备功能性的生物材料的极有吸引力的候选者，因为这些蛋白往往具有天然细胞外基质相同的化学成分，同时免疫原性低，组织相容性良好同时具有广泛的信号位点，可以与生物大分子特异性结合，能够引导细胞、黏附增殖和分化，在组织修复方面具有广阔前景。

目前研究较多的蛋白质生物材料包括：胶原蛋白、明胶和脱细胞基质。胶原蛋白是人体内含量最丰富的蛋白质，是结缔组织的主要成分，占动物体蛋白含量的1/3左右。它来源广泛且具有低免疫原性，良好的生物相容性和可降解性，被广泛用作医用生物材料。明胶是一种很有吸引力的生物材料，它是通过部分水解胶原蛋白而获得的它具有生物相容性、可生物降解性，适用于多种细胞类型。明胶可以通过RGD(Arg-Gly-Asp)基序提供足够的细胞粘附，在细胞增殖、功能和分化中发挥重要作用。此外，由于芳香基团的减少，明胶的免疫原性低于胶原。脱细胞基质是天然组织进行脱细胞处理，去除可溶性蛋白和细胞成分后的产品，成分主要是胶原和弹性蛋白，保存了原本的三维纳米结构，含有一定生长因子，同时具有组织特异性和较低的免疫原性，在组织工程研究和组织修复领域具有的极大价值。

甲基丙烯酸酐是一种最常用的用于蛋白质改性的化学品，其改性产品可实现快速均匀的原位固化，可应用于各种生物应用。生物墨水是蛋白质生物材料应用的一种具体形式，目前将该种材料使用甲基丙烯酸修饰以获得生物墨水原材料，但反应接枝率较低，无法提供足够的光敏基团用于交联反应，导致后期力学差，塑形困难，这极大地限制了其作为生物墨水的应用。

因此，通过化学方法提高蛋白质生物材料与甲基丙烯酸酐的反应程度，从而提高光敏基团的接枝率，对于脱细胞基质的应用具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提升酰胺化反应用于制备蛋白质生物墨水的方法，以克服现有技术中蛋白质生物材料上甲基丙烯酸接枝率不高的缺陷。

本发明提供一种提升酰胺化反应用于制备蛋白质生物墨水的方法，包括以下步骤：

(1)将碳酸盐和碳酸氢盐以质量比3-4:5-7加入蒸馏水中，得到0.8-1.2M的碳酸盐/碳酸氢盐缓冲溶液；

(2)将含有氨基的蛋白质材料溶于溶剂，调节pH值为7.0-8.0，加入步骤(1)中碳酸盐/碳酸氢盐缓冲溶液，然后滴加甲基丙烯酸酐，酰胺化反应，透析，冷冻，冷冻干燥，得到甲基丙烯酸修饰的蛋白质材料，其中含有氨基的蛋白质材料、碳酸盐/碳酸氢盐缓冲溶液和甲基丙烯酸酐的质量比为8:11.5:5.2；

(3)将步骤(2)中甲基丙烯酸修饰的蛋白质材料溶于溶剂，加入光引发剂、热引发剂或者与甲基丙烯酸修饰的蛋白质材料发生化学交联的其他材料，得到蛋白质生物墨水。

所述步骤(1)中碳酸盐和碳酸氢盐为碳酸钠和碳酸氢钠或者碳酸钾和碳酸氢钾。