[发明专利]仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料，所述仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料为由硬段A嵌段和软段B嵌段组成的ABA三嵌段共聚物，其中，所述A嵌段具有β‑折叠结构，且所述A嵌段为聚L‑丙氨酸、聚L‑甘氨酸、L‑丙氨酸和L‑甘氨酸共聚物中的至少一种，所述B嵌段为聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚己内酯、聚四氢呋喃、聚二甲基硅烷、氢化聚丁二烯中的至少一种。

技术领域

本发明属于仿生材料领域，尤其涉及一种仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体具有弹性体的优良弹性以及热塑性高分子的可加工性，通常是由硬段、软段组成的ABA型三嵌段共聚物。硬段一般由半结晶型聚合物或具有高玻璃化转变温度的聚合物构成。目前，已经商业化的热塑性弹性体有聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯共聚物(SBS)、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯共聚物(SBS)等，然而这些弹性体主要是通过石油资源合成，且不能生物降解。然而，实际应用的聚氨基酸(聚肽)生物弹性体，大部分来自动物体，通过化学合成还存在一些挑战，如合成过程易凝胶等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料及其制备方法，旨在解决现有的聚氨基酸(聚肽)生物弹性体化学合成困难，且合成过程中易凝胶的问题。

本发明是这样实现的，一种仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料，所述仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料为由硬段A嵌段和软段B嵌段组成的ABA三嵌段共聚物，其中，所述A嵌段具有β-折叠结构，且所述A嵌段为聚L-丙氨酸、聚L-甘氨酸、L-丙氨酸和L-甘氨酸共聚物中的至少一种，所述B嵌段为聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚己内酯、聚四氢呋喃、聚二甲基硅烷、氢化聚丁二烯中的至少一种。

以及，一种仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：

提供氨基酸-N-内羧酸酐和两末端均带有伯胺的B嵌段，其中，所述氨基酸-N-内羧酸酐中的氨基酸为L-丙氨酸、L-甘氨酸中的至少一种，所述B嵌段为聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚己内酯、聚四氢呋喃、聚二甲基硅烷、氢化聚丁二烯中的至少一种；

将所述A嵌段和所述两末端均带有伯胺的B嵌段溶于含锂盐的有机溶剂中，聚合反应得到仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料，反应温度为10-30℃，反应时间为4-72h。

本发明提供的仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料，以含有β-折叠结构的聚氨基酸为硬段，聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚己内酯、聚四氢呋喃、聚二甲基硅烷、氢化聚丁二烯中的至少一种为软段，赋予仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料优良的弹性特性，其拉伸强度达4MPa以上和断裂伸长率达到120％以上。且所述仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料具有良好的生物相容性、生物降解性，有望用于诊断、治疗、修复或替换机体中的组织、器官或增进其功能。

本发明提供的仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料的制备方法，通过带有伯胺的聚合物引发氨基酸-N-内羧酸酐聚合反应，得到具有β-折叠结构的ABA三嵌段弹性体。具有β-折叠结构的聚氨基酸作为硬段，表现出优异的弹性体性能。具体的，本发明在含锂盐的有机溶剂，聚合制备仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料。该方法简单易行，易于控制，且通过在所述有机溶剂中加入所述锂盐可以减缓仿生蜘蛛丝聚氨基酸生物弹性体材料的凝胶，解决聚氨基酸生物弹性体快速凝胶的问题。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。