[发明专利]动物角蛋白基高分子水凝胶的制备方法及作为药物载体的应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子技术领域，涉及一种高分子水凝胶的制备方法，尤其涉及一种动物角蛋白基高分子水凝胶的制备方法。本发明同时还涉及该动物角蛋白基高分子水凝胶作为药物载体的应用。 

背景技术

角蛋白是蛋白质的一种，在自然界中非常丰富，我国年产几十万吨，广泛存在于人和动物的表皮、毛发、蹄、壳、爪以及脚等中，是一种可再生资源，但通常被作为废弃物而丢弃。角蛋白是外胚层细胞的结构蛋白，广泛存在于动物的皮肤及皮肤的衍生物中，如毛发、蹄、壳、爪、角、鳞片等。角蛋白可分为α-角蛋白和β-角蛋白两类。角蛋白的组成特点是：胱氨酸与极性氨基酸含量较高，其结构中因存在大量-S-S-键而显示出特殊的坚固性。废弃的角蛋白资源主要指动物的毛发、蹄壳、趾甲，以及家禽类羽毛等。角蛋白也是最为丰富的一类非食物蛋白质，因此，开发角蛋白资源不会引发类似淀粉的食品短缺危机。

猪毛角蛋白是一种结构性蛋白，具有高的胱氨酸含量和大量的羟基氨基酸，尤其是含有大量的丝氨酸（15%）。角蛋白含有一定量的非共价键相互作用（静电力、氢键和疏水作用）和共价键相互作用（二硫键）。猪毛角蛋白基生物材料（膜，海绵体、支架和纤维）已进行了若干年的研究。

天然角蛋白作为一种天然高分子材料，不仅来源丰富、价格低廉，且具有可降解、生物相容、热稳定等一些优良性能，可被广泛应用，具有很好的经济效益与发展前景，因此，有待进一步探索、开发。随着对角蛋白的理论研究和应用研究的开展，角蛋白已经广泛应用于饲料和纺织业中，并且国内外有很多人正在研究利用角蛋白开发表面活性剂、絮凝剂、氨基酸产品、系列保健品和化妆品等。

虽然，高分子量的角蛋白具有很高的机械强度、优良的加工性能、可降解性、良好的生物相容性、无毒和价格低廉等优点，可以用作伤口敷料，起到抵抗细菌活性和加速伤口愈合的作用，因而具有很大的回收利用价值。但是，角蛋白高分子材料在生物医学领域的应用成果很少。从羽毛、猪毛中简单、高效提取的角蛋白（CN101372503A）为基材，制备了可用于药物载体的角蛋白膜材料（Fang-Ying Li, Rong-Min Wang，Yu-Feng He等, Journal of Controlled Release, 2011, 152, e92-93）。这些成果属于初级研究成果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种动物角蛋白基高分子水凝胶的制备方法；

本发明的另一目的是提供一种该动物角蛋白基高分子水凝胶作为药物载体的应用。 

（一）动物角蛋白基高分子水凝胶的制备

本发明动物角蛋白基高分子水凝胶的制备，是将动物角蛋白分散于尿素或氢氧化钠溶液后，以二硫苏糖醇或巯基乙醇作为还原剂进行还原，然后以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，使动物角蛋白与甲基丙烯酸进行聚合而得，具体制备工艺为：

将动物角蛋白粉分散于分散液中，在氮气保护下，加入还原剂，于20～100℃下搅拌反应1～6小时；再加入引发剂，于30～85℃下搅拌反应10～120分钟；然后加入单体甲基丙烯酸和交联剂，于30～85℃下聚合反应5～50分钟；加入碳酸氢钠搅拌，待凝胶中的气泡消失后，置于20～80℃水浴中继续反应0.5～4小时形成水凝胶；最后将水凝胶分别于50～95%的乙醇水溶液、蒸馏水中浸泡12～24小时，得到角蛋白基高分子水凝胶。

所述动物角蛋白粉为羽毛角蛋白粉、猪毛角蛋白粉。其具体制备工艺参见CN101372503A；

所述分散液为浓度2～20 mol/L的尿素溶液或氢氧化钠溶液。为了使动物角蛋白粉充分分散，于20～80℃搅拌分散1～6小时；

所述还原剂为二硫苏糖醇溶液或巯基乙醇；还原剂的用量为动物角蛋白粉质量的1 ～10%；

所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵；引发剂的用量为动物角蛋白粉质量的0.1～1%；

所述甲基丙烯酸的中和度为10～60%，其用量为动物角蛋白粉质量的3～10倍；

所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，其用量为甲基丙烯酸或动物角蛋白粉质量的0.1～1%；

所述碳酸氢钠的用量为动物角蛋白粉质量的5～10%。

（二）动物角蛋白基高分子水凝胶的结构表征

1、红外光谱分析