[发明专利]聚乙二醇-嵌段-聚甲硫氨酸-接枝-海藻糖聚合物及制备方法和应用

说明书

本发明涉及具体涉及一种聚乙二醇‑嵌段‑聚甲硫氨酸‑接枝‑海藻糖聚合物及制备方法和应用。聚乙二醇‑嵌段‑聚甲硫氨酸‑接枝‑海藻糖聚合物具有下述化学结构；将聚乙二醇‑嵌段‑聚甲硫氨酸‑接枝‑炔丙基甘油醚、6‑叠氮‑海藻糖、五水硫酸铜、N,N,N,'N,”N”‑五甲基二乙基三胺溶于水中进行冻融循环，加入抗坏血酸钠脱气处理，并在室温反应；反应结束，将反应液置于透析袋中，用盐酸溶液透析，冻干后得到聚乙二醇‑嵌段‑聚甲硫氨酸‑接枝‑海藻糖。本发明的制备方法简单，合成条件温和；聚乙二醇‑嵌段‑聚甲硫氨酸‑接枝‑海藻糖用作葡萄糖氧化酶稳定剂在冻干后仍保留80～90％的活性。

技术领域

本发明属于海藻糖聚合物及应用技术领域，具体涉及一种聚乙二醇-嵌段-聚甲硫氨酸-接枝-海藻糖聚合物及制备方法和应用。

背景技术

海藻糖是一种非还原性二糖，玻璃化温度114℃，在二糖中最高。存在于动物体内的海藻糖可以保护其抵御极端环境，如冷冻、炎热和干燥等条件，因此用作生物保护剂。在细胞和蛋白质的保存过程中添加海藻糖，可以抑制细胞的失活和蛋白质的变性、降解和聚集，从而维持细胞和蛋白质的结构和功能的稳定性(C.Olsson,H.Jansson,J.Swenson,J.Phys.Chem.B 2016,120,4723-4731)。

将海藻糖引入聚合物中，对蛋白质的保护作用会进一步增强。Maynard课题组以聚苯乙烯结构和聚甲基丙烯酸酯结构为主链，合成了四种连接方式不同的海藻糖聚合物，然后将这些聚合物用作辣根过氧化物酶和葡萄糖氧化酶的赋形剂，从而提高了酶在保存过程中的活性(J.Lee,E.-W.Lin,U.Y.Lau,et al.,Biomacromolecules 2013,14,2561-2569)。该课题组还将所制备的海藻糖聚合物与胰岛素偶联用于胰岛素的保护，偶联后的胰岛素在受到高温影响后仍能保持较高活性(K.M.Mansfield,H.D.Maynard,ACS Macro Lett.2018,7,324-329)。Langer课题组利用丙烯酸乙烯酯酰化海藻糖，并通过“硫醇-烯迈克尔加成”与三硫醇反应制备了海藻糖水凝胶，经过这种水凝胶保护的蛋白质在高温和冻干处理后依然能保持高稳定性(T.M.O'Shea,M.J.Webber,A.A.Aimetti,et al.,Adv.HealthcareMater.2015,4,1802-1812.)。到目前为止，海藻糖聚合物主要以碳链和生物降解性聚酯为主链，同时在聚合物合成过程中，需要对海藻糖结构中的羟基进行保护与脱保护，制备过程复杂，因此限制了海藻糖聚合物的广泛应用。

聚甲硫氨酸是一种由L-甲硫氨酸聚合而成的聚氨基酸，可以通过含有氨基的物质引发N-羧基L-甲硫氨酸环内酸酐开环聚合得到，具有良好的生物相容性和生物降解性。Deming等利用氨基封端的聚乙二醇作为引发剂，成功的制备了聚乙二醇-嵌段-聚甲硫氨酸，并通过各种取代基团对聚合物中甲硫氨酸的硫元素进行烷基化(J.R.Kramer,T.J.Deming,Biomacromolecules 2012,13,1719-1723)。当烷基化试剂为炔丙基甘油醚时，可以得到一种含有炔基基团的聚合物聚乙二醇-嵌段-聚甲硫氨酸-接枝-炔丙基甘油醚，而炔基的引入可以用于后续各种功能化后修饰反应。

综上所述，蛋白质类生物分子的保存对于其功能的实现和延伸有重要意义，而高效安全的蛋白质稳定剂要求此类聚合物材料同时具有生物相容性，低毒性，可在蛋白酶作用下而降解等特点，同时制备条件温和简便。有关以一种聚乙二醇-嵌段-聚甲硫氨酸-接枝-海藻糖及其用于蛋白质保护方面的应用未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过合成步骤简单、反应条件温和的方法，制备一种聚乙二醇-嵌段-聚甲硫氨酸-接枝-海藻糖聚合物，并提供一种蛋白质稳定剂应用。本发明以聚乙二醇-嵌段-聚甲硫氨酸-接枝-炔丙基甘油醚和6-叠氮海藻糖为原料制备了聚乙二醇-嵌段-聚甲硫氨酸-接枝-海藻糖。这种聚乙二醇-嵌段-聚甲硫氨酸-接枝-海藻糖聚合物可用作葡萄糖氧化酶的稳定剂，以保护葡萄糖氧化酶在冷冻保存过程中免受破坏。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。