[发明专利]角蛋白肽修饰的聚乙二醇水凝胶，其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物功能性材料，具体地涉及一种角蛋白肽修饰的聚乙二醇水凝胶，以及其制备方法与应用。

背景技术

可以大规模生产，结构和性能可调的人工合成生物材料相对于重现性较差的天然生物材料的缺点就是生物性能较差。为了开发和设计新的生物材料，采用生物活性肽对生物惰性的人工合成材料进行改性是改善合成材料生物活性的重要手段。经过适当的生物活性肽修饰，可以增强细胞黏附和促进细胞增殖，从而改善合成材料的生物性能。最常用的黏附肽RGD(氨基酸序列Arg-Gly-Asp)可被细胞膜上的整合素识别参与细胞和基质间的黏附。除RGD肽外，KQAGDV、REDV、PHSRN、YIGSR、IKVAV等多种短肽序列也可通过不同的整合素结合促进细胞的黏附和功能。然而，生产合成肽通常需要毒性很高的溶剂和试剂，造成生产成本和环境负担都非常高(Guzman，F.，S.Barberis，et al.“Peptide synthesis：chemical or enzymatic.”Electronic Journal of Biotechnology 2007，10(2)：279-314.)。

角蛋白是广泛存在于生物体组织中的结构蛋白，是构成毛发，羽毛，爪，角，鳞片等的主要成分。角蛋白原料通常被纺织业和屠宰业作为废物丢弃，这种现况已经引起了环境和经济方面的双重关注(Aluigi，A.，M.Zoccola，et al.“Study on the structure and properties of wool keratin regenerated from formic acid.”International Journal of Biological Macromolecules 2007，41(3)：266-27)。作为天生拥有生物相容性的可再生天然资源，角蛋白材料已经越来越多地得到包括美容、纺织、医药及医疗等行业的关注。通过对中国、美国及欧洲专利数据库的搜索，关于角蛋白肽的提取方法和功能研究，以及角蛋白材料的应用已经有了许多报道。

角蛋白肽的提取和其生物功能的相关专利有欧洲专利NZ534919，美国专利US2001047082和日本专利JP1113998等。关于角蛋白材料的应用，美国专利US 6544548B1、US 6165496和US 5932552等报道了角蛋白膜或水凝胶在生物医学方面的应用；中国专利CN 1634568报道了角蛋白在制药领域中的新用途包括在促创面修复，促组织生长，促生发护发和养肤美容的药物中的应用；关于伤口愈合的专利还包括中国专利CN 1997408、中国专利CN 101730540和美国专利US7732574等；其他的应用还包括中国专利CN 1274567报道了使用人发角蛋白制作人工腱方法和工艺；欧州专利NZ 534919报道了如何从角蛋白生物材料形成涂料和生物医学植入物；及中国专利CN101838466报道了羽毛角蛋白膜在药物释放中的功能。由以上众多专利可以看出角蛋白是一种很好的生物材料。从羊毛和人发提取的角蛋白材料已经证明含有细胞黏附肽序列例如RGD和LDV(Tachibana，A.，Y.Furuta等，“Fabrication of wool keratin sponge scaffolds for long-term cell cultivation.”，Journal of Biotechnology 2002，93(2)：165-170；Verma，V.，P.Verma等，“Preparation of scaffolds from human hair proteins for tissue-engineering applications.”，Biomedical Materials 2008，3(2)：12.)。

角蛋白作为一种天然的生物材料，虽然有很好的生物功能，但是其材料本身的化学和物理性能有限，且重现性较差。

聚乙二醇是一种pH中性的无毒两亲性高分子，其免疫原性低，生物相容性也通过美国FDA认可。而且聚乙二醇分子量范围很宽，加上其多种衍生物和共聚物，性能可精细调控，已经被广泛应用于生物医学和药学材料。生物惰性的聚乙二醇水凝胶需要经过适当的生物活性肽修饰来增强细胞黏附和促进细胞增殖以实现其在美容，伤口愈合和组织工程的方面的应用。

目前尚没有关于使用天然的角蛋白肽代替合成肽对聚乙二醇水凝胶进行修饰的产品及其应用的相关报道。

发明内容