[发明专利]金属离子介导的胶原蛋白凝胶、制备方法及应用

说明书

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种金属离子介导的胶原蛋白凝胶、制备方法及应用。本发明通过将胶原蛋白溶液和铁离子或亚铁离子溶液混合反应制备胶原蛋白凝胶。与传统的方法相比，该方法不涉及有毒化学试剂，绿色环保，同时铁元素为人体必需元素，安全性好；该方法能够最大程度地保证胶原蛋白的原有活性，且能显著提高胶原蛋白的力学强度；以该方法制备获得的胶原蛋白凝胶材料无细胞毒性，且具有优良的细胞黏附能力，在临床中有良好的应用潜力。

本申请要求申请日为2020年8月26日、申请号为CN202010873029.6、发明名称为“金属离子介导的胶原蛋白凝胶、制备方法及应用”的中国在先申请的优先权，该在先申请的全部内容均已在本申请中体现。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种金属离子介导的胶原蛋白凝胶、制备方法及应用。

背景技术

水凝胶作为生物医用材料，在药物的递送及可控释放、医用敷料、化妆品等领域广为应用。胶原蛋白由于其良好的生物活性、生物相容性、可生物降解性等优良性质，被制备成胶原蛋白凝胶、胶原海绵、胶原膜等各种形式。其中，胶原蛋白凝胶是一种由亲水大分子交联而成的立体三维网络，它具有良好的亲水性和溶胀性能、理想的柔性和弹性、以及较低的表面张力等特殊性质，与活体组织的结构和性质非常相似，因此在生物医学领域备受关注。

高浓度的胶原蛋白可以自组装形成凝胶，但是该凝胶存在力学性能较差、降解较快等缺陷，因此，常用化学交联剂对胶原蛋白进行交联，来改善胶原蛋白凝胶的力学性质，但是交联剂的添加会引发生物毒性等问题。其中，中国专利CN101543643B以胶原、3-(甲基丙烯酰胺)丙基-二甲基(3-磺丙)胺为原料，利用碳二亚胺对胶原进行交联制备胶原基复合角膜替代物，该方法中交联剂等化学试剂的残留，会导致严重的安全隐患；中国专利CN103554527B利用糖胺聚糖氧化形成醛基与胶原蛋白混合，通过糖胺聚糖中的醛基与胶原蛋白中的氨基进行交联反应，制备胶原蛋白水凝胶，该方法涉及糖胺聚糖醛基化和酰肼化，制备水凝胶步骤繁琐，生产周期长，且制备中需使用多种化学试剂，会导致细胞毒性。因此，亟需开发一种简单、易控、安全、绿色环保、且能显著改善力学性能的胶原蛋白凝胶的制备方法。

铁是人体必需的微量元素，是构成血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素和多种氧化酶的重要成分，在人体很多重要的生理过程中发挥关键作用。发明人意外发现，将胶原蛋白溶液与三价铁离子或二价铁离子溶液混合反应，可制备出具有良好力学性质和细胞粘附性能的胶原蛋白凝胶。该方法与其他方法相比，操作简单、条件温和、绿色环保，既能保持胶原蛋白的生物活性，又可显著改善胶原蛋白的力学性能；并且铁元素为人体必需元素，安全性高，制备的胶原蛋白凝胶可用于胶原膜、胶原海绵、止血材料、药物缓释载体、组织工程支架、人工皮肤、人工血管、骨修复材料、角膜移植材料等生物材料。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种胶原蛋白的交联方法，所述方法为：将胶原蛋白溶液与金属离子溶液混合反应，所述金属离子为Fe³⁺或Fe²⁺。

优选地，所述胶原蛋白为动物胶原蛋白，所述动物胶原蛋白是指从动物组织中提取的获得的天然胶原蛋白。

优选地，所述胶原蛋白为I型胶原蛋白，和/或Ⅱ型胶原蛋白，和/或Ш型胶原蛋白。

优选地，所述胶原蛋白为牦牛I型胶原蛋白，和/或牦牛Ⅱ型胶原蛋白，和/或牦牛Ⅲ型胶原蛋白。

本发明的另一目的在于提供一种胶原蛋白凝胶的制备方法，所述方法为：将胶原蛋白溶液与金属离子溶液混合反应，所述金属离子为Fe³⁺或Fe²⁺。

优选地，所述胶原蛋白为动物胶原蛋白，所述动物胶原蛋白是指从动物组织中提取的获得的天然胶原蛋白。

优选地，所述胶原蛋白为I型胶原蛋白，和/或Ⅱ型胶原蛋白，和/或Ш型胶原蛋白。