阅读说明：本技术 烷基膦酰基改性胶原基材料及制备方法、改性胶原、应用 (Alkyl phosphono modified collagen-based material, preparation method, modified collagen and application ) 是由 樊璐露 钱松 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于生物制药技术领域,具体涉及一种烷基膦酰基改性胶原基材料及制备方法、改性胶原、应用。本烷基膦酰基改性胶原基材料的制备方法,包括：制备胶原溶液；对胶原溶液中的胶原进行烷基膦酰基改性反应；将反应产物进行透析；取透析液浇铸至模具中；冷冻干燥处理,得到烷基膦酰基改性胶原基材料。在胶原蛋白分子中引入含磷基团,可以对胶原蛋白的功能发挥起到重要的作用。(The invention belongs to the technical field of biological pharmacy, and particularly relates to an alkyl phosphono modified collagen-based material, a preparation method, modified collagen and application thereof. The preparation method of the alkyl phosphono modified collagen-based material comprises the following steps: preparing a collagen solution; performing an alkyl phosphono modification reaction on collagen in the collagen solution; dialyzing the reaction product; taking the dialysate and casting the dialysate into a mold; and (4) carrying out freeze drying treatment to obtain the alkyl phosphono modified collagen-based material. The introduction of phosphorus-containing groups into collagen molecules can play an important role in the function of collagen.)

烷基膦酰基改性胶原基材料及制备方法、改性胶原、应用

技术领域

本发明属于生物制药技术领域，具体涉及一种烷基膦酰基改性胶原基材料及制备方法、改性胶原、应用。

背景技术

胶原蛋白是细胞外基质的主要组成成分，是动物体内含量最多、分布最广的蛋白质。它具有独特的组织结构和生物功能，对维护细胞、组织、器官的正常生理功能和损伤修复有重要作用，同时胶原蛋白还具有低免疫原性、可生物降解、良好的生物相容性和机械性能等特点，是良好的创面修复材料。

磷是生命过程中的重要元素，在生命过程中目前还未发现不含磷的生命体。磷之所以具有如此重要的地位，是因为生命体内绝大多数酶参与的反应是以它们的磷酰化和去磷酰化来调控的，包括细胞的增殖发育和分化、神经活动、肌肉收缩、新陈代谢和肿瘤发生等，可以说生物体内生理功能的正常运转均离不开含磷化合物的参与。

发明内容

本发明提供了一种烷基膦酰基改性胶原基材料及制备方法、改性胶原、应用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种烷基膦酰基改性胶原基材料的制备方法，包括：制备胶原溶液；对胶原溶液中的胶原进行烷基膦酰基改性反应；将反应产物进行透析；取透析液浇铸至模具中；冷冻干燥处理，得到烷基膦酰基改性胶原基材料。

第二方面，本发明还提供了一种烷基膦酰基改性胶原，其分子结构式为：

其中Col-为胶原，R为碳原子数为1-20的直链或支链烷基。

第三方面，本发明还提供了一种如前所述的制备方法制备的烷基膦酰基改性胶原基材料。

第四方面，本发明还提供了一种如前所述的烷基膦酰基改性胶原基材料在创面修复中的应用。

本发明的有益效果是，本发明的烷基膦酰基改性胶原基材料及制备方法、烷基膦酰基改性胶原、应用，采用化学方法对胶原进行烷基磷酰基接枝改性，在胶原蛋白分子中引入含磷基团，可以对胶原蛋白的功能发挥起到重要的作用，从而使烷基膦酰基改性胶原基材料成为一种理化性能优异、成型可控的功能化胶原基创面修复材料。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的烷基膦酰基改性胶原基材料的制备工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一部分：阐述具体技术方案

为了在胶原蛋白分子中引入含磷基团，对胶原蛋白的功能发挥起到重要的作用。见图1，本发明提供了一种烷基膦酰基改性胶原基材料的制备方法，包括：制备胶原溶液；对胶原溶液中的胶原进行烷基膦酰基改性反应；将反应产物(即反应后的反应液)稀释后进行透析；取透析液浇铸至模具中；冷冻干燥处理，得到烷基膦酰基改性胶原基材料。

可选的，透析用的透析袋可以为纤维质膜透析袋，透析袋的残留分子量为8-14KDa，可选为10KDa、12KDa。一般小于8000的小分子物质分子都可以除掉。

可选的，所述冷冻干燥处理包括先在-20℃预冻4小时，然后在-80℃冷冻24小时，得到固体胶原材料，便于存储。

作为胶原溶液的一种可选的实施方式。

可选的，所述胶原溶液包括：胶原酸溶液或胶原水溶液；其中胶原的浓度为5-50mg/mL，可选为15mg/mL、25mg/mL、40mg/mL。以及所述胶原酸溶液为胶原溶于乙酸或盐酸的溶液；其中乙酸或盐酸的浓度为0.01-0.1mol/L，可选为0.04mol/L、0.06mol/L、0.08mol/L。

可选的，所述胶原例如但不限于从动物组织内提取的胶原或通过生物医学工程技术制备的重组胶原。

本实施方式的胶原溶液可以根据反应条件要在一定范围内进行，胶原溶液就是反应介质，不同的胶原溶液浓度可以对应不同的反应条件，从而提高反应效果。

作为烷基膦酰基改性反应的一种可选的实施方式。

所述烷基膦酰基改性反应包括：将胶原溶液与4-(二烷基膦酰基)丁酸溶液混合；加入交联剂，并进行恒温加热搅拌，使得胶原与4-(二烷基膦酰基)丁酸进行反应。烷基膦酰基改性反应的反应式为

其中Col-为胶原，R为碳原子数为1-20的直链或支链烷基。具体的，胶原与4-(二烷基膦酰基)丁酸的质量比为1：(0.05-5)，可选为(1：0.1)或(1：1)或(1：3)；4-(二烷基膦)丁酸与1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺盐酸盐的摩尔比为1：(1-1.5)，可选为(1：1.2)或(1：1.4)，可以制备不同修饰度的胶原基材料。

可选的，所述交联剂包括：1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺盐酸盐和N-羟基丁二酰亚胺，二者的摩尔比为1：(1-1.5)，可选为1：1.2或1：1.3。本交联剂易水溶、毒性小，且在后处理过程中易于除去，可以使反应进行的更完全。

可选的，所述4-(二烷基膦酰基)丁酸的烷基取代基包括碳原子数为1-20的直链或支链烷基中的至少一种，例如但不限于甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，仲丁基，异丁基等。

可选的，所述4-(二烷基膦酰基)丁酸溶液为4-(二烷基膦酰基)丁酸水溶液，其中4-(二烷基膦酰基)丁酸的浓度为0.01-1mol/L，可选为0.05mol/L，0.1mol/L,0.5mol/L，一般根据修饰度要求和反应浓度调整。

可选的，所述恒温加热搅拌的加热温度为25-60℃，可选为35℃、45℃、50℃，加热时间为12-72小时，可以使反应平稳进行，加热温度太低会导致反应不完全，加热温度太高会有副反应，甚至导致胶原发生变性。

本实施方式的烷基膦酰基改性反应通过胶原与4-(二烷基膦酰基)丁酸在交联剂作用下进行反应，在胶原蛋白分子中引入含磷基团，可以对胶原蛋白的功能发挥起到重要作用，例如生命体内绝大多数酶的活性依赖磷酰化和去磷酰化来调节，引入膦酰基基团，可以调节酶的活性。

此外，本案中各物质的水溶液均可以为各物质溶于去离子水的水溶液。

进一步，本发明提供了一种烷基膦酰基改性胶原，其分子结构式为：

Col-为胶原，R为碳原子数为1-20的直链或支链烷基。

进一步，本发明提供了一种如前所述的制备方法制备的烷基膦酰基改性胶原基材料。

进一步，本发明还提供了一种如前所述的烷基膦酰基改性胶原基材料在创面修复中的应用。

可选的，所述创面例如但不限于烫伤创面、烧伤创面、破损皮肤等。

第二部分：列举部分实施例

实施例1

将牛筋来源的胶原10g溶于1000mL浓度为0.1mol/L的乙酸溶液中，配置成质量浓度为10mg/mL的胶原酸溶液，同时配置摩尔浓度为0.05mol/L的4-(二乙基膦酰基)丁酸(CAS：38694-48-3)水溶液，各取100mL胶原酸溶液与4-(二乙基膦酰基)丁酸溶液进行混合，加入10mL摩尔浓度为0.5mol/L的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺盐酸盐水溶液和10mL摩尔浓度为0.5mol/L的N-羟基丁二酰亚胺水溶液。将上述混合溶液在40℃下加热搅拌24小时，然后加入200mL去离子水进行稀释，将稀释后的溶液置于10KDa透析袋中透析72小时，每隔24小时换一次水。再将透析后的溶液浇铸到模具中-20℃预冻4小时，然后在-80℃冷冻24小时。最后冻干，得到烷基膦酰基改性胶原基材料。

实施例2

将酵母发酵的重组人源胶原20g溶于1000mL去离子水中，配置成质量浓度为20mg/mL的胶原水溶液，同时配置摩尔浓度为0.06mol/L的4-(二乙基膦酰基)丁酸水溶液，各取100mL胶原水溶液与4-(二乙基膦酰基)丁酸(CAS：38694-48-3)溶液进行混合，加入18mL摩尔浓度为0.5mol/L的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺盐酸盐水溶液和18mL摩尔浓度为0.5mol/L的N-羟基丁二酰亚胺水溶液，将上述混合溶液在40℃下加热搅拌24小时。然后加入200mL去离子水进行稀释，将稀释后的溶液置于10KDa透析袋中透析72小时，每隔24小时换一次水。再将透析后的溶液浇铸到模具中-20℃预冻4小时，然后在-80℃冷冻24小时，冻干后即得到烷基膦酰基改性胶原基材料。

实施例3

将酵母发酵的重组人源胶原5g溶于1000mL去离子水中，配置成质量浓度为5mg/mL的胶原水溶液，同时配置摩尔浓度为0.05mol/L的4-(二乙基膦酰基)丁酸水溶液，各取100mL胶原水溶液与4-(二乙基膦酰基)丁酸(CAS：38694-48-3)溶液进行混合，加入12.5mL摩尔浓度为0.5mol/L的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺盐酸盐水溶液和12.5mL摩尔浓度为0.5mol/L的N-羟基丁二酰亚胺水溶液，将上述混合溶液在40℃下加热搅拌24小时。然后加入200mL去离子水进行稀释，将稀释后的溶液置于10KDa透析袋中透析72小时，每隔24小时换一次水。再将透析后的溶液浇铸到模具中-20℃预冻4小时，然后在-80℃冷冻24小时，冻干后即得到烷基膦酰基改性胶原基材料。

实施例4

将酵母发酵的重组人源胶原50g溶于1000mL去离子水中，配置成质量浓度为50mg/mL的胶原水溶液，同时配置摩尔浓度为0.03mol/L的4-(二乙基膦酰基)丁酸水溶液，各取100mL胶原水溶液与4-(二乙基膦酰基)丁酸(CAS：38694-48-3)溶液进行混合，加入6mL摩尔浓度为0.5mol/L的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺盐酸盐水溶液和6mL摩尔浓度为0.5mol/L的N-羟基丁二酰亚胺水溶液，将上述混合溶液在40℃下加热搅拌24小时。然后加入200mL去离子水进行稀释，将稀释后的溶液置于10KDa透析袋中透析72小时，每隔24小时换一次水。再将透析后的溶液浇铸到模具中-20℃预冻4小时，然后在-80℃冷冻24小时，冻干后即得到烷基膦酰基改性胶原基材料。

实施例5

将酵母发酵的重组人源胶原40g溶于1000mL去离子水中，配置成质量浓度为40mg/mL的胶原水溶液，同时配置摩尔浓度为0.012mol/L的4-(二乙基膦酰基)丁酸水溶液，各取100mL胶原水溶液与4-(二乙基膦酰基)丁酸(CAS：38694-48-3)溶液进行混合，加入2.4mL摩尔浓度为0.5mol/L的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺盐酸盐水溶液和2.4mL摩尔浓度为0.5mol/L的N-羟基丁二酰亚胺水溶液，将上述混合溶液在40℃下加热搅拌24小时。然后加入200mL去离子水进行稀释，将稀释后的溶液置于10KDa透析袋中透析72小时，每隔24小时换一次水。再将透析后的溶液浇铸到模具中-20℃预冻4小时，然后在-80℃冷冻24小时，冻干后即得到烷基膦酰基改性胶原基材料。

综上所述，本发明的烷基膦酰基改性胶原基材料及制备方法、改性胶原、应用，采用化学方法对胶原进行烷基磷酰基接枝改性，在胶原蛋白分子中引入含磷基团，将生命体中重要的磷元素引入胶原蛋白，提供一种理化性能优异，生物相容性好，成型可控的功能化含磷胶原基创面修复材料，具有广阔的临床应用前景，制备过程简单，可工业化生产。

以上述本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。