表面变性蛋白生物功能化修饰的材料及其制备方法和应用与流程

专利2022-05-09  5



1.本发明属于材料表面改性技术领域,具体涉及一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料及其制备方法和应用。


背景技术:

2.生物材料在植入人体后,生物环境与植入物表面之间不可避免地会发生相互作用,因此植入物的表面特性及与宿主组织的反应成为植入成功与否的关键。为了提高生物材料的生物相容性,对其表面进行适当的生物活化处理显得尤为重要,同时这也成为生物材料和生物医学工程领域最热门的研究课题之一。
3.在已有的研究中,纤维蛋白原在生物材料表面的吸附通常被用来评估该材料的生物相容性,因为纤维蛋白原的吸附是生物材料植入过程中非常重要的过程,它影响许多生物学过程,例如,血小板的粘附、活化以及实验动物中急性炎症反应的触发,这些功能是由纤维蛋白原上的特异性结合位点调节的。纤维蛋白原分子含有三个不同位点,通过整联蛋白与这些识别位点中的一个或多个的结合,发生纤维蛋白原和纤维蛋白与许多细胞的相互作用。另一方面,蛋白质分子都具有特定的空间结构,当其吸附到固体材料表面时,由于静电相互作用、亲疏水相互作用以及氢键等相互作用,其构象和取向会发生改变,由此可能产生不同的生物学响应。
4.最近已经有报道将纤维蛋白原修饰到纯钛金属表面,改性后的钛植入体表面可以有效促进成骨细胞的增殖,表现出改善的生物相容性。还有报道研究了表面化学性质对吸附的纤维蛋白原构象的影响以及这种构象如何影响血小板的粘附和活化。但是,已有的纤维蛋白原表面修饰的方法不能对纤维蛋白原分子的构象进行调控,因此无法有效调控植入材料表面的性质。
5.其它细胞外基质蛋白质以及非细胞外基质蛋白质也有高级结构和变性的问题。找到一种简单有效的方法将蛋白质修饰到植入材料表面,同时能通过对该蛋白分子构象的调控以诱导产生特定的细胞响应行为就显得十分重要。


技术实现要素:

6.本发明的目的就是为了解决现有技术难以有效的将蛋白质修饰到植入材料表面的问题而提供一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料及其制备方法和应用。
7.本发明的目的通过以下技术方案实现:
8.一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料,包括基底材料,该基底材料表面修饰有变性蛋白质,所述变性蛋白质是利用有机溶剂使蛋白质产生构象变化、再经过孵育得到。
9.本发明在通过有机溶剂预处理蛋白,在提高了材料表面的生物活性外,还可有目的性地对蛋白分子的构象进行调控,进而诱导产生相应的细胞响应。
10.优选地,所述基底材料包括金属材料、高分子材料或无机材料。
11.进一步优选地,所述基底材料为钛合金。
12.优选地,所述蛋白质为细胞外基质中含有的蛋白质,尤其是纤维蛋白原。
13.优选地,所述有机溶剂包括无水乙醇、甲醇或丙酮。
14.一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料的制备方法,具体为,配制蛋白质水性溶液,利用有机溶剂使蛋白质产生构象变化,将基底材料浸泡在蛋白质溶液中孵育,经过后处理后,得到表面变性蛋白生物功能化修饰的材料,具体包括以下步骤:
15.(1)将基底材料进行预处理;
16.(2)配制蛋白质水性溶液,加入有机溶剂,然后将预处理后的基底材料浸泡于蛋白质水性溶液中、静置;或者将预处理后的基底材料浸泡于蛋白质水性溶液后,加入有机溶剂;
17.(3)将蛋白样品浸泡在后处理液中,静置、清洗、干燥表面,即得到表面变性蛋白生物功能化修饰的材料。
18.优选地,所述蛋白质为纤维蛋白原,所述纤维蛋白原溶液的浓度为0.1~2mg/ml;基底材料浸泡于蛋白质水性溶液中于0~37℃静置2~24h。
19.优选地,所述有机溶剂包括无水乙醇、甲醇或丙酮,有机溶剂占蛋白质水性溶液体积比例为5~50%;所述后处理液为磷酸盐缓冲液、超纯水或去离子水。
20.所述表面变性蛋白生物功能化修饰的材料用作医疗器械或药物缓释载体。
21.本发明利用有机溶剂对纤维蛋白原等蛋白质分子的构象进行调控,然后再经过一定的后处理,进而得到表面生物功能化修饰的材料。由于纤维蛋白原等是天然的细胞外基质蛋白,大大提高材料表面的生物活性;另一方面,控制加入有机溶剂的比例能使纤维蛋白原分子产生不同的构象变化,修饰到材料表面后其自组装结构所暴露出来的细胞可识别的位点也不同,从而能诱导产生不同的细胞响应行为。
22.乙醇、丙酮和甲醇等有机溶剂可以提供自己的羟基或羰基上的氢或氧去形成氢键,从而破坏了蛋白质中原有的氢键,使蛋白质变性。值得注意的是,这些有机溶剂使蛋白变性的程度与其浓度大小有直接关系。对于乙醇,当其浓度为70~75%时,可使蛋白质完全变性。因此,为了通过控制加入的有机溶剂的体积比进而调控蛋白质的构象,有机溶剂的比例不能过高也不能过低。另外,有机溶剂的处理时间也会对此过程产生影响。蛋白质构象变化的过程需要时间,如果有机溶剂处理的时间过短,其与蛋白质相互作用不充分,会使蛋白构象变化不完全,处在一个不稳定的状态;反之,当处理时间过长时,可能会使蛋白质的变性过程不可逆,从而使得后处理过程失效。因此,本专利在有机溶剂的选择、浓度和处理时间上进行了优化设计。
23.与现有技术相比,本发明优点具体为:
24.1、本发明所涉及的制备方法工艺简单,绿色环保,成本相对较低,易于产业化;
25.2、本发明利用有机溶剂对具有高级结构的蛋白分子的构象进行调控,修饰到基材表面后自组装的蛋白质分子暴露出不同的细胞识别位点,在有效提高材料表面生物活性的同时还能够诱导产生不同的细胞响应行为。
附图说明
26.图1a、1b、1c为实施例1所制备的变性纤维蛋白原修饰的钛合金材料表面场发射扫描电子显微镜(fe

sem)的表征、以及未用乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金及磨抛后的
钛合金表面的电镜图片。
27.图2a、2b、2c为实施例1所制备的变性纤维蛋白原修饰的钛合金材料表面原子力显微镜(afm)的表征、以及未用乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金及磨抛后的钛合金表面的原子力显微镜图片。
28.图3a、3b、3c为实施例2所制备的变性纤维蛋白原修饰的钛合金材料表面场发射扫描电子显微镜(fe

sem)的表征、以及未用乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金及磨抛后的钛合金表面的电镜图片。
29.图4a、4b、4c为实施例2所制备的变性纤维蛋白原修饰的钛合金材料表面原子力显微镜(afm)的表征、以及未用乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金及磨抛后的钛合金表面的原子力显微镜图片。
30.图5a、5b、5c为人包皮成纤维细胞粘附于本发明实施例1所制备的样品表面的荧光显微镜照片、以及未用乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金及磨抛后的钛合金表面的细胞的荧光照片。
31.图6为本发明实施例2所制备的样品表面人包皮成纤维细胞的迁移情况、以及未用乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金及磨抛后的钛合金表面的细胞的迁移情况。
具体实施方式
32.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
33.为更好地理解本发明,下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述,但不可理解为对本发明的限定,对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整,也视为落在本发明的保护范围内。
34.实施例中所添加的有机溶剂(无水乙醇、甲醇、丙酮)的百分比均为有机溶剂占纤维蛋白原溶液的体积百分比。
35.实施例1
36.本实施例包括如下步骤:
37.(1)将钛合金进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
38.(2)配制0.14mg/ml的纤维蛋白原溶液,加入30%无水乙醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于4℃静置12h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入30%无水乙醇,于4℃静置12h。
39.(3)将上述蛋白样品浸泡在磷酸盐缓冲液中,于4℃静置12h,清洗、干燥表面。
40.制备得到的变性纤维蛋白原修饰的钛合金材料在场发射扫描电子显微镜下观察,如图1a所示,可以看出,变性纤维蛋白原修饰后的钛合金表面有黑灰色的块状物质,是蛋白变性后沉积在钛合金表面,而在黑灰色块状物里面还有颗粒状的物体,是经过后处理后部分复性的纤维蛋白原,明显区别于未用乙醇处理而修饰到钛合金表面的纤维蛋白原(图1b),而磨抛后的钛合金表面比较平整,只有少量磨抛后形成的划痕(图1c)。
41.制备得到的变性纤维蛋白原修饰的钛合金材料在原子力显微镜下观察,如图2a所
示,变性纤维蛋白原修饰后的钛合金表面的粗糙度为3.04nm,未用乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金表面的粗糙度为1.86nm(图2b),而磨抛后的钛合金表面比较平整,粗糙度为1.25nm(图2c),与fe

sem的结果相一致。
42.实施例2
43.(1)将钛合金进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
44.(2)配制0.12mg/ml的纤维蛋白原溶液,加入15%无水乙醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于4℃静置12h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入15%无水乙醇,于4℃静置12h。
45.(3)将上述蛋白样品浸泡在磷酸盐缓冲液中,于4℃静置12h,清洗、干燥表面。
46.制备得到的变性纤维蛋白原修饰的钛合金材料在场发射扫描电子显微镜下观察,如图3a所示,可以看出,变性纤维蛋白原修饰后的钛合金表面同样也观察到了黑灰色的块状物质,而在黑灰色块状物里面也有颗粒状的物体,与加入30%无水乙醇处理相比(实施例1),黑灰色的块状物的覆盖面积较少,但是同样明显区别于未用乙醇处理而修饰到钛合金表面的纤维蛋白原(图3b),而磨抛后的钛合金表面比较平整,只有少量磨抛后形成的划痕(图3c)。
47.制备得到的变性纤维蛋白原修饰的钛合金材料在原子力显微镜下观察,如图4a所示,变性纤维蛋白原修饰后的钛合金表面的粗糙度(ra)为2.97nm,未用乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金表面的粗糙度为1.86nm(图4b),而磨抛后的钛合金表面比较平整,粗糙度为1.25nm(图4c),与fe

sem的结果相一致。
48.实施例3
49.(1)将纯钛进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
50.(2)配制1mg/ml的纤连蛋白溶液,加入30%无水乙醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于0℃静置24h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入30%无水乙醇,于0℃静置24h。
51.(3)将上述蛋白样品浸泡在磷酸盐缓冲液中,于4℃静置24h,清洗、干燥表面。
52.实施例4
53.(1)将镍钛合金进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
54.(2)配制2mg/ml的纤维蛋白原溶液,加入50%无水乙醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于4℃静置2h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入50%无水乙醇,于4℃静置2h。
55.(3)将上述蛋白样品浸泡在去离子水中,于0℃静置24h,清洗、干燥表面。
56.实施例5
57.(1)将钴铬合金进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
58.(2)配制1.5mg/ml的纤维蛋白原溶液,加入5%无水乙醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于10℃静置6h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入5%无水乙醇,于10℃静置6h。
59.(3)将上述蛋白样品浸泡超纯水中,于4℃静置2h,清洗、干燥表面。
60.实施例6
61.(1)将316l不锈钢进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
62.(2)配制0.1mg/ml的层粘连蛋白溶液,加入30%甲醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于37℃静置12h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入30%甲醇,于37℃静置12h。
63.(3)将上述蛋白样品浸泡在磷酸盐缓冲液中,于25℃静置6h,清洗、干燥表面。
64.实施例7
65.(1)将陶瓷进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
66.(2)配制0.5mg/ml的纤维蛋白原溶液,加入25%无水乙醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于0℃静置12h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入25%无水乙醇,于0℃静置12h。
67.(3)将上述蛋白样品浸泡在超纯水中,于10℃静置24h,清洗、干燥表面。
68.实施例8
69.(1)将石英进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
70.(2)配制0.1mg/ml的纤维蛋白原溶液,加入5%丙酮,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于4℃静置24h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入5%丙酮,于4℃静置24h。
71.(3)将上述蛋白样品浸泡在去离子水中,于4℃静置24h,清洗、干燥表面。
72.实施例9
73.(1)将石英进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
74.(2)配制2mg/ml的丝素蛋白溶液,加入50%甲醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于15℃静置24h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入50%甲醇,于15℃静置24h。
75.(3)将上述蛋白样品浸泡在磷酸盐缓冲液中,于0℃静置12h,清洗、干燥表面。
76.实施例10
77.(1)将聚甲基丙烯酸甲酯进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
78.(2)配制1mg/ml的纤维蛋白原溶液,加入30%丙酮,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于37℃静置3h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入30%丙酮,于37℃静置3h。
79.(3)将上述蛋白样品浸泡在磷酸盐缓冲液中,于25℃静置6h,清洗、干燥表面。
80.实施例11
81.(1)将聚苯乙烯进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
82.(2)配制0.2mg/ml的纤维蛋白原溶液,加入10%无水乙醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于25℃静置24h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入10%无水乙醇,于25℃静置24h。
83.(3)将上述蛋白样品浸泡在磷酸盐缓冲液中,于15℃静置12h,清洗、干燥表面。
84.实施例12
85.(1)将聚醚醚酮进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
86.(2)配制1mg/ml的丝素蛋白溶液,加入30%无水乙醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于37℃静置12h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入30%无水乙醇,于37℃静置12h。
87.(3)将上述蛋白样品浸泡在超纯水中,于10℃静置24h,清洗、干燥表面。
88.实施例13
89.(1)将aisi304不锈钢进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
90.(2)配制1.5mg/ml的纤维蛋白原溶液,加入30%甲醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于37℃静置12h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入30%甲醇,于37℃静置12h。
91.(3)将上述蛋白样品浸泡在超纯水中,于25℃静置6h,清洗、干燥表面。
92.实施例14
93.(1)将aisi304不锈钢进行磨抛处理,清洗、干燥表面;
94.(2)配制0.2mg/ml的纤维蛋白原溶液,加入5%无水乙醇,然后将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中,于4℃静置24h;或者将磨抛后的材料浸泡于上述蛋白溶液中后,加入5%无水乙醇,于4℃静置24h。
95.(3)将上述蛋白样品浸泡在超纯水中,于4℃静置24h,清洗、干燥表面。
96.以实施例1和2制备得到的表面变性蛋白生物功能化修饰的钛合金为例,测试其粘附情况、以及对成纤维细胞迁移行为的影响。
97.实施例15
98.本实施例为根据实施例1制备得到的表面变性蛋白生物功能化修饰的钛合金,通过免疫荧光染色研究人包皮成纤维细胞在变性蛋白修饰表面上的粘附情况。
99.本实施例的实验组材料为实施例1中经过变性纤维蛋白原生物功能化修饰的钛合金材料(简写为ti

fg 30%),对照组材料为经过磨抛后未做任何表面修饰的钛合金材料(简写为ti)及未加无水乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金材料(简写为ti

fg 0%)。
100.在细胞实验中,所有的金属植入体样品均在121℃下通过高压蒸汽灭菌20min。为了获得无菌的纤维蛋白原修饰样品,首先利用0.22μm的无菌滤头对配制好的纤维蛋白原溶液进行过滤除菌,然后加入无水乙醇,接着将灭菌处理的金属植入体样品浸泡在相应的纤维蛋白原/无水乙醇混合溶液中,4℃下孵育12h。而后将得到的蛋白样品浸泡于磷酸盐缓冲液中,于4℃静置12h,最后,用无菌pbs和去离子水清洗蛋白样品,并置于超净台中自然晾干。所有的样品均保存在4℃冰箱中直至进行下一步实验。
101.具体的实验操作步骤如下:
102.(1)将样品(ti,ti

fg 0%和ti

fg 30%)置于48孔细胞培养板中,将人包皮成纤维细胞以5
×
103个/ml的密度接种到样品表面,培养12h。
103.(2)为了观察样品表面细胞的粘附情况,用多聚甲醛固定细胞之后,对各组样品表面粘附细胞的黏着斑蛋白(vinculin),肌动蛋白纤维(f

actin)和细胞核(nuclei)进行染色。
104.(3)用倒置荧光显微镜对各组样品进行荧光拍照。
105.实验结果:
106.纤维蛋白原修饰前后不同样品表面人包皮成纤维细胞的粘附情况如图5a所示。图中ti

fg 30%(实施例1)表示经过变性纤维蛋白原生物功能化修饰的钛合金材料,也就是实验组,30%代表对应实施例的步骤(2)中向纤维蛋白原溶液中所加入的无水乙醇的含量。图5c、5b中ti和ti

fg 0%分别表示磨抛后的钛铝钒合金和未加乙醇处理的纤维蛋白原修
饰的钛合金材料,也就是实验对照组。
107.从图5a可以看出,对于30%无水乙醇处理的蛋白样品组(ti

fg 30%),不管是细胞的粘附数量还是铺展面积,都明显优于钛合金样品组(ti),而其细胞铺展的面积也显著性优于未加乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金样品组(ti

fg 0%),说明根据实施例1制备得到的表面变性蛋白生物功能化修饰的金属植入体可以显著促进人包皮成纤维细胞的粘附和铺展。
108.实施例16
109.本实施例为根据实施例2制备得到的表面变性蛋白生物功能化修饰的钛合金,通过伤口愈合法测定多细胞定向集体迁移以研究表面功能化修饰后的钛合金材料对成纤维细胞迁移行为的影响。
110.本实施例的实验组材料为实施例2中经过变性纤维蛋白原生物功能化修饰的钛合金材料(简写为ti

fg 15%),对照组材料为经过磨抛后未做任何表面修饰的钛合金材料(简写为ti)及未加无水乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金材料(简写为ti

fg 0%)。
111.在细胞实验中,所有的金属植入体样品均在121℃下通过高压蒸汽灭菌20min。为了获得无菌的纤维蛋白原修饰样品,首先利用0.22μm的无菌滤头对配制好的纤维蛋白原溶液进行过滤除菌,然后加入无水乙醇,接着将灭菌处理的金属植入体样品浸泡在相应的纤维蛋白原/无水乙醇混合溶液中,4℃下孵育12h。而后将得到的蛋白样品浸泡于磷酸盐缓冲液中,于4℃静置12h,最后,用无菌pbs和去离子水清洗蛋白样品,并置于超净台中自然晾干。所有的样品均保存在4℃冰箱中直至进行下一步实验。
112.具体的实验操作步骤如下:
113.(1)使用两孔划痕插件形成细胞“划痕”,插件的两个孔被500μm厚的壁隔开。将无菌样品(ti、ti

fg 0%、ti

fg 15%)置于6孔细胞培养板中,每个样品表面放置两个划痕插件,用镊子按压使其与样品表面紧密贴附。向插件的每个孔中接种70μl的成纤维细胞悬液(3
×
105个/ml),在二氧化碳培养箱(37℃、5%co2)中孵育4h。
114.(2)用无菌的眼科直头镊子垂直拔出插件,接着向每个培养孔中添加含有hoechst 33342(1:300,beyotime)的完全培养基,培养箱中孵育5min以对细胞核进行染色。样品在两个聚二甲基硅氧烷(pdms)长条的支撑下倒置并转移到新的6孔板中,接着向每个孔中添加2ml新鲜的完全培养基。
115.(3)细胞培养在固定于活细胞工作站上的活细胞培养室中,将其内部的温度和大气条件控制为与细胞培养箱相同。借助倒置荧光成像系统进行活细胞延时成像,每1h捕获一次细胞图像,总的拍照持续时间为24h。
116.为了计算迁移进入划痕区域的细胞数量以及细胞在不同样品表面上迁移的速度,通过photoshop软件的批处理功能来选择图像的“划痕”区域,然后手动计算每个时间点划痕区域内成纤维细胞的数量,并通过imagej软件计算不同样品上中间细胞的迁移速度。“中间细胞”是指与初始边界线之间的距离恰好是所有从一侧迁移的细胞的中间值的细胞。该术语仅在来自两侧的细胞汇聚在一起之前是合理的。通过计算v(mid

cell),即中间细胞与初始边界线之间的距离,可以反映集体迁移的速度。
117.实验结果:
118.纤维蛋白原修饰前后不同样品表面成纤维细胞的迁移速度如图6所示。图中横坐
标表示样品名称,其中ti

fg 15%(实施例2)表示经过变性纤维蛋白原生物功能化修饰的钛合金材料,也就是实验组,15%代表对应实施例的步骤(2)中向纤维蛋白原溶液中所加入的无水乙醇的含量。图中ti和ti

fg 0%分别表示磨抛后的钛合金和未加无水乙醇处理的纤维蛋白原修饰的钛合金材料,也就是实验对照组。
119.从图6可以看出,对于15%无水乙醇处理的蛋白样品组(ti

fg 15%),成纤维细胞的迁移速率显著性高于钛合金材料组(ti)及未加无水乙醇处理的蛋白样品组(ti

fg 0%),说明根据实施例2制备得到的表面变性蛋白生物功能化修饰的金属植入体可以显著促进人包皮成纤维细胞的迁移。
120.根据本发明所涉及的利用变性蛋白进行材料表面生物功能化修饰的方法,首先利用有机溶剂使蛋白产生构象变化,然后将基底材料浸泡在上述蛋白溶液中孵育,接着将得到的蛋白样品浸泡在后处理液中,进而得到表面变性蛋白生物功能化修饰的材料。采用本发明方法所获得的材料表面变性蛋白生物功能性涂层不仅能有效提高材料表面的生物活性,还能够诱导产生不同的细胞响应行为,可用于功能器械的生物活性界面构建,尤其是医疗器械和药物缓释载体。此外,本发明所涉及的制备方法工艺简单,绿色环保,成本相对较低,易于产业化,因此具有很好的应用前景。
121.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征:
1.一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料,其特征在于,包括基底材料,该基底材料表面修饰有变性蛋白质,所述变性蛋白质是利用有机溶剂使蛋白质产生构象变化、再经过孵育得到。2.根据权利要求1所述的一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料,其特征在于,所述基底材料包括金属材料、高分子材料或无机材料。3.根据权利要求2所述的一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料,其特征在于,所述基底材料为钛合金。4.根据权利要求1所述的一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料,其特征在于,所述蛋白质为纤维蛋白原。5.根据权利要求1所述的一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料,其特征在于,所述有机溶剂包括无水乙醇、甲醇或丙酮。6.如权利要求1

5任意一项所述的一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料的制备方法,其特征在于,配制蛋白质水性溶液,利用有机溶剂使蛋白质产生构象变化,将基底材料浸泡在蛋白质溶液中孵育,经过后处理后,得到表面变性蛋白生物功能化修饰的材料。7.根据权利要求6所述的一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:(1)将基底材料进行预处理;(2)配制蛋白质水性溶液,加入有机溶剂,然后将预处理后的基底材料浸泡于蛋白质水性溶液中、静置;或者将预处理后的基底材料浸泡于蛋白质水性溶液后,加入有机溶剂;(3)将蛋白样品浸泡在后处理液中,静置、清洗、干燥表面,即得到表面变性蛋白生物功能化修饰的材料。8.根据权利要求7所述的一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料的制备方法,其特征在于,所述蛋白质为纤维蛋白原,所述纤维蛋白原溶液的浓度为0.1~2mg/ml;基底材料浸泡于蛋白质水性溶液中于0~37℃静置2~24h。9.根据权利要求7所述的一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂包括无水乙醇、甲醇或丙酮,有机溶剂占蛋白质水性溶液体积比例为5~50%;所述后处理液为磷酸盐缓冲液、超纯水或去离子水。10.如权利要求1

5任意一项所述的一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料的应用,其特征在于,所述表面变性蛋白生物功能化修饰的材料用作医疗器械或药物缓释载体。
技术总结
本发明提供了一种表面变性蛋白生物功能化修饰的材料及其制备方法和应用,首先利用有机溶剂对纤维蛋白原等蛋白质分子的构象进行调控,然后再经过一定的后处理,进而得到表面生物功能化修饰的材料。控制加入有机溶剂的比例能使蛋白质分子产生不同的构象变化,修饰到材料表面后其自组装结构所暴露出来的细胞可识别的位点也不同,从而能诱导产生不同的细胞响应行为。本发明的方法简单可控,绿色环保,成本也相对较低,不仅能有效提高材料表面的生物活性,而且还能诱导产生不同的细胞响应行为。而且还能诱导产生不同的细胞响应行为。而且还能诱导产生不同的细胞响应行为。


技术研发人员:丁建东 王秀丽 于悦
受保护的技术使用者:复旦大学
技术研发日:2021.03.10
技术公布日:2021/7/15

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