[发明专利]一种基于可受力学信号调控可降解的蛋白水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于可受力学信号调控可降解的蛋白水凝胶及其制备方法和应用，本发明首先蛋白构建方面，在两蛋白GB1的基因序列之间插入多肽序列GPQGIWGQ；其次引入两个额外的暴露在溶剂中的半胱氨酸残基让它们能够与含有聚乙二醇的降冰片烯反应生成水凝胶；最后在宏观调控上，通过控制施加外力的大小来影响水凝胶被降解的速率。本发明中基于可受力学信号调控可降解性的水凝胶可以广泛用于药物释放、细胞培养和释放、探测力学信号。本发明的基于可受力学信号调控可降解性的水凝胶能够通过力学信号来控制其降解与否；无细胞毒害性；在受到外力作用时，可以被迅速降解，可以作为药物释放的载体或者细胞释放的平台。

技术领域

本发明涉及力学信号调控水凝胶领域，具体涉及基于可受力学信号调控可降解的蛋白水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

水凝胶是一类内部含有大量水的三维网络，它一般由亲水聚合物通过化学交联或物理交联形成。由于其理化性质和人体细胞外基质性质接近(高含水量低表面张力等)，与人体组织接触表现出良好的生物相容性，因此其在组织工程，细胞培养平台，及伤口敷料等生物医学领域中广泛应用。

近些年来，越来越多的研究专注于利用水凝胶网络包裹内含物，在一定条件下将其释放的应用。由于水凝胶更有利于蛋白质等活性因子的负载，本身质地柔软，且方便使用模具制造成各种形状，因此受到了很高的期待。然而目前的水凝胶降解释放内含物时，往往需要浸泡在特殊药物溶液中，或者只能延迟释放和/或立即释放和/或恒定释放，无法通过更加简单的外界条件来控制其降解释放。

因发现GB1蛋白可以保护中间的多肽序列不被MMP2降解而受到启发，目前，缺乏一种可受力学信号调控可降解的基于可受力学信号调控可降解的蛋白水凝胶及其制备方法和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可受力学信号调控可降解的基于可受力学信号调控可降解的蛋白水凝胶及其制备方法和应用。

为了解决现有技术的问题，本发明提供了如下技术方案：本发明的一种基于可受力学信号调控可降解的蛋白水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)质粒的构建：在两蛋白GB1的基因序列之间插入多肽序列GPQGIWGQ，将蛋白GB1-GPQGIWGQ-GB1的基因片段通过限制性内切酶处理克隆到pQE80L载体中；

(2)蛋白的表达纯化：将步骤(1)所得质粒转入大肠杆菌BL21感受态细胞表达蛋白并将所得蛋白纯化；

(3)力信号调控可降解蛋白水凝胶的制备：将步骤(2)所得蛋白与多臂亲水高分子4臂-降冰片烯-聚乙二醇溶液混合，制得基于可受力学信号调控可降解性的水凝胶。

进一步地，在步骤(1)中，GB1-GPQGIWGQ-GB1的基因片段通过限制性内切酶BamHI和KpnI处理，pQE80L载体通过限制性内切酶BglII和KpnI处理，蛋白基因序列带有pQE80L载体的N-末端6×His标记。

进一步地，在步骤(2)中，蛋白表达条件为16-37℃，4-20小时，用Co²⁺-NTA蛋白树脂纯化，透析至1×磷酸盐缓冲液，并在使用前保存在4℃下。

更进一步地，在步骤(3)中，蛋白GB1-GPQGIWGQ-GB1与4臂-降冰片烯-聚乙二醇以摩尔比2:1混合，随后加入1mg/ml的苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐lap，紫外灯照射1.5小时成胶。

进一步地，在步骤(2)中，所述的1×磷酸盐缓冲液的摩尔浓度为10mM，pH为6.21-8.21，含137mM NaCl和2.7mM KCl。

本发明所述的方法制备的基于可受力学信号调控可降解的蛋白水凝胶。

本发明所述的方法制备的基于可受力学信号调控可降解性的蛋白水凝胶在探测力学信号图案化中的应用。