一種改性角蛋白材料及其製備方法和應用的製作方法
2023-05-15 10:33:16 2
專利名稱：一種改性角蛋白材料及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及生物醫學材料技術領域，具體涉及一種改性角蛋白材料及其製備方法 和應用。
背景技術：
目前國內外對角蛋白的研究主要集中於提取技術及性能研究方面，很少涉及到角 蛋白材料的改性研究。一般情況下，角蛋白分子內的二硫鍵使肽鏈內部和肽鏈之間發生交聯，形成立體 網狀結構，使天然角蛋白難以溶解，給毛髮中角蛋白的提取、加工及應用帶來困難。要制 得分子量較高、溶解性較好的角蛋白，只能通過選擇性的打開二硫鍵、破壞氫鍵等方法來實 現。目前提取角蛋白的方法大致有機械法、化學法和生物法等，其中化學法又可分為酸鹼水 解法、還原法和氧化法等。其它方法和化學法往往可相互結合應用。還原法的反應條件比 較溫和，對肽鏈的破壞程度較小，獲得的角蛋白產品分子量較高，產率也較高，通常是首選 的化學提取方法。目前國內外應用的還原法的一般做法是用高濃度的尿素溶液處理羽毛或毛髮粉 狀原料，以使角蛋白溶脹，然後加入巰基乙醇溶液在一定的溫度下反應提取一段時間，濾 去未溶解的原料，經超濾或透析處理後，再離心分離得到角蛋白溶液；或者是先離心分離， 再用鹽析法從離心分離所得的上層清液中析出角蛋白，然後將此角蛋白溶於氨水、水或水 和低級醇的混合液中，重新形成角蛋白溶液。在國內外文獻中，所用還原劑一般為巰基化合物，如巰基乙酸鈉、巰基乙醇、巰基 乙酸和二硫代蘇糖醇。為了獲得化學性質穩定、力學性能較好的角蛋白材料，現有的研究報 道主要是通過化學交聯劑的作用，以實現角蛋白分子間的交聯，增強角蛋白材料的強度和 抗體內降解能力。常用的交聯劑為戊二醛、六次甲基二異氰酸酯、碳化二亞胺、(聚)乙二醇 脫水甘油醚類、環氧氯丙烷等化學物質。這些方法在角蛋白交聯過程中存在引入有毒化學 成分、酸或鹼對角蛋白的降解、缺乏選擇性、交聯反應不可逆、對角蛋白分子結構破壞較大 等等缺陷，嚴重影響角蛋白作為生物醫學材料的應用。發展新的角蛋白分子改性技術和方法，以達到在溫和的反應條件下，應用安全性 更高的試劑，在有效保持角蛋白分子結構特徵和生物活性的基礎之上，實現角蛋白分子的 有效、可逆的交聯改性，如形成更多二硫鍵，以形成穩定性更好，更難降解或降解速率可以 調節的新型角蛋白材料，具有巨大的發展前景和應用空間。
發明內容
本發明的目的在於根據現有的角蛋白分子改性效果中存在的結構破壞大、交聯反 應不可逆、缺乏選擇性、易於降解等問題，提供一種難以降解及降解程度在一定範圍內可以 調節的改性角蛋白材料。本發明的另一目的在於提供上述改性角蛋白材料的製備方法。
本發明還有一個目的在於提供上述改性角蛋白材料的應用。一種改性角蛋白材料，其結構式如式(I)所示其中，Rl，R2分別代表角蛋白分 子中與絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸殘基相連的其它胺基酸殘基；R5，R6分別代表角蛋白分子中 與賴氨酸、精氨酸相連的其它胺基酸殘基；R3代表角蛋白分子中絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸 殘基的側基；R4代表角蛋白分子中賴氨酸、精氨酸殘基的側基；R7，R8分別代表連接到羥 基和氨基上的引入的巰基化修飾基團；左上框代表絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸殘基，右上框代 表賴氨酸、精氨酸殘基，下框代表巰基化修飾後新形成的二硫鍵。
權利要求
1. 一種改性角蛋白材料，其特徵在於其結構式如式(I)所示其中，Rl，R2分別代表 角蛋白分子中與絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸殘基相連的其它胺基酸殘基；R5，R6分別代表角蛋 白分子中與賴氨酸、精氨酸相連的其它胺基酸殘基；R3代表角蛋白分子中絲氨酸、蘇氨酸 或酪氨酸殘基的側基；R4代表角蛋白分子中賴氨酸、精氨酸殘基的側基；R7，R8分別代表 連接到羥基和氨基上的引入的巰基化修飾基團；左上框代表絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸殘基， 右上框代表賴氨酸、精氨酸殘基，下框代表巰基化修飾後新形成的二硫鍵；
2.權利要求1所述改性角蛋白材料的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)角蛋白提取和二硫鍵的還原；(2)角蛋白分子的巰基化修飾；(3 )巰基化角蛋白的氧化交聯，得到改性角蛋白材料。
3.根據權利要求2所述改性角蛋白材料的製備方法，其特徵在於所述巰基化修飾包括 氨基巰基化修飾和羥基巰基化修飾。
4.根據權利要求3所述改性角蛋白材料的製備方法，其特徵在於所述巰基化是對角蛋 白分子鏈中絲氨酸、蘇氨酸及酪氨酸側基中的羥基或者賴氨酸、精氨酸側基中的活潑氨基 發生反應，引入高密度的新的巰基，最終形成富巰基化改性角蛋白。
5.根據權利要求2所述的改性角蛋白材料的製備方法，其特徵在於所述巰基化修飾時 所用的試劑為巰基乙酸，2-巰基丙酸，3-巰基丙酸，D-半胱氨酸，L-半胱氨酸，巰基丁酸，巰 基異丁酸，2，3- 二巰基丁二酸及其鈉鹽、鉀鹽、銨鹽，6-巰基煙酸，2-氨基-4-巰基丁酸，環 硫乙烷(硫雜環乙烷)，環硫丙烷(硫雜環丙烷)，環硫氯丙烷，硫雜環丁烷及其取代產物或巰 基鈉。
6.根據權利要求4所述的改性角蛋白材料的製備方法，其特徵在於所述巰基化修飾時 所用的催化劑為4-二甲氨基吡啶、碳化二亞胺或N，N』 -羰基二咪唑。
7.根據權利要求6所述的改性角蛋白材料的製備方法，其特徵在於巰基化修飾時，角 蛋白與巰基化試劑的質量比為1:0.0廣1:100 ；反應溫度為室溫至120°C ；反應時間為廣48 小時；催化劑用量佔反應物總質量的0. 0廣10%。
8.權利要求1所述改性角蛋白材料在止血材料、水凝膠、創傷敷料、軟組織填充材料或 作為組織工程化組織構建的支架材料中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種改性角蛋白材料及其製備方法和應用。本發明改性角蛋白材料的結構式如式(I)所示。本發明還提供了上述改性角蛋白材料的製備方法。本發明所涉及的改性角蛋白材料可實現植入人體內不可降解或緩慢降解，其降解程度可以通過控制製備工藝參數進行調節。所製備的改性角蛋白材料能應用於止血材料、水凝膠、創傷敷料、軟組織填充等，還可作為組織工程化組織構建的支架材料；式(I)。
文檔編號C07K1/113GK102120753SQ20101060115
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者謝德明 申請人:暨南大學