一种可注射型丝素蛋白缓释凝胶及其制备方法与流程

本技术涉及生物医药材料，尤其涉及一种可注射型丝素蛋白缓释凝胶及其制备方法。

背景技术：

1、丝素蛋白作为一种天然的高分子结构蛋白，因其优异的生物相容性、可降解性和良好的机械性能，已被广泛应用于药物缓释系统、组织工程支架和医疗器械等领域。丝素蛋白来源于蚕丝，是由蚕茧经脱胶处理后得到的纯天然蛋白质，具有良好的生物降解性、低免疫原性和优异的机械性能，是理想的生物医学材料。

2、目前，可注射丝素蛋白凝胶技术主要采用以下两种制备方法：其一，通过聚乙二醇或丙二醇与丝素蛋白溶液共混形成原位凝胶；其二，利用透明质酸与丝素蛋白进行双交联制备可注射水凝胶。

3、从一方面看，现有的丝素蛋白-聚乙二醇原位凝胶技术通过将重量百分比为3%至30%的丝素蛋白水溶液与重量百分比为50%至100%的聚乙二醇或丙二醇溶液按体积比2：1至1：2的比例混合，共混液在1min-10min内凝固形成可注射凝胶。这种技术虽然制备工艺简单，但存在凝胶化时间不可精确控制的问题，其凝固时间在1min-10min的范围内波动较大，难以满足不同临床场景对凝胶化时间的精确要求。

4、从另一方面看，透明质酸/丝素蛋白双交联技术通过将透明质酸进行醛基化处理，再与多巴胺接枝后，与丝素蛋白溶液混合，加入可溶性铁盐形成双交联网络结构。该技术虽然改善了机械性能，但其制备过程复杂，需要预先对透明质酸进行醛基化处理，再与多巴胺接枝，最后与铁盐形成配位键，整个工艺流程繁琐且成本高昂。此外，该体系中使用的化学交联剂（如铁盐）可能对生物活性药物产生不良影响，限制了其在生物大分子药物递送中的应用。

5、更为关键的是，现有技术普遍缺乏对环境刺激的响应能力。举例来说，当凝胶应用于肿瘤微环境时，无法根据肿瘤部位特殊的酸性环境（ph 6.5-6.8）或炎症部位的温度变化进行智能响应释放，导致药物释放动力学单一，难以实现精准治疗。此外，现有凝胶在注射过程中容易发生针头堵塞，且注射后凝胶与周围组织的整合性较差，影响治疗效果。

6、因此，开发一种具有可控凝胶化时间、优异机械性能、环境响应性和良好生物相容性的可注射丝素蛋白缓释凝胶，成为该领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种可注射型丝素蛋白缓释凝胶及其制备方法，旨在解决现有技术存在的凝胶化时间不可精确控制、制备工艺复杂、成本高昂以及缺乏对环境刺激的响应能力的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术提供一种可注射型丝素蛋白缓释凝胶，由以下组分组成：

3、醛基化透明质酸，氧化度为15%-30%，分子量为100kda-300kda；

4、氨基化丝素蛋白，氨基取代度为20%-40%，浓度为4%-12% w/v；

5、聚(n-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)，丙烯酸摩尔分数为5%-20%，分子量为10kda-30kda，浓度为2%-6% w/v；

6、所述醛基化透明质酸、氨基化丝素蛋白和聚(n-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)的混合体积比为1:（0.8-1.2）:（0.3-0.7）；

7、所述可注射型丝素蛋白缓释凝胶通过席夫碱反应和温敏相变的序贯自组装形成互穿网络结构，具有ph/温度双重响应特性。

8、可选地，所述醛基化透明质酸的氧化度为20%-25%，分子量为150kda-200kda；

9、所述氨基化丝素蛋白的氨基取代度为25%-35%，浓度为6%-10% w/v；

10、所述聚(n-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)的丙烯酸摩尔分数为10%-15%，分子量为15kda-25kda，浓度为3%-5% w/v。

11、可选地，所述可注射型丝素蛋白缓释凝胶的凝胶化时间为3min-8min，压缩模量为50kpa-150kpa。

12、可选地，还包含药物活性成分，所述药物活性成分选自化疗药物、蛋白质药物、生长因子或抗炎药物中的一种或多种。

13、可选地，所述化疗药物为多柔比星，载药量为凝胶总重的1%-3%；

14、所述蛋白质药物为表皮生长因子，载量为50μg/ml-200μg/ml；

15、所述抗炎药物为地塞米松，载量为0.3%-0.8% w/v。

16、可选地，所述可注射型丝素蛋白缓释凝胶在ph 6.5条件下的药物释放速率是ph7.4条件下的2倍-3倍。

17、可选地，所述可注射型丝素蛋白缓释凝胶在40℃条件下的药物释放速率较37℃时提高50%以上。

18、此外，为实现上述目的，本技术还提供一种上述可注射型丝素蛋白缓释凝胶的制备方法，包括以下步骤：

19、将透明质酸溶于去离子水中配制成1%-3% w/v的溶液，加入高碘酸钠进行氧化反应20h-28h，加入乙二醇终止反应，经过去离子水透析和冷冻干燥，得到醛基化透明质酸；

20、将蚕茧置于0.3%-0.7% w/v碳酸钠溶液中煮沸脱胶，得到纯丝素纤维，将所述纯丝素纤维溶于溴化锂溶液中，经过搅拌、透析后得到纯丝素蛋白，对所述纯丝素蛋白进行氨基化改性，透析冷冻干燥得到氨基化丝素蛋白；

21、将n-异丙基丙烯酰胺与丙烯酸按（80-90）:（10-20）的摩尔比溶于去离子水中，单体总浓度为8%-12% w/v，加入过硫酸铵作为引发剂，在氮气保护下反应5h-7h，产物经透析纯化后冷冻干燥，得到聚(n-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)；

22、将所述醛基化透明质酸、所述氨基化丝素蛋白以及所述聚(n-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)分别溶于ph 为7.2-7.6的磷酸盐缓冲液中，按体积比1:（0.8-1.2）:（0.3-0.7）混合，得到所述可注射型丝素蛋白缓释凝胶。

23、可选地，所述高碘酸钠与透明质酸葡萄糖单元的摩尔比为0.25-0.35:1；

24、采用乙二醇二缩水甘油醚对所述纯丝素蛋白进行氨基化改性，所述乙二醇二缩水甘油醚与所述纯丝素蛋白的摩尔比为（1.5-2.5）:1；

25、所述过硫酸铵的加入量为单体总重量的0.5%-1.5%。

26、可选地，所述得到所述可注射型丝素蛋白缓释凝胶之前，还包括：将药物活性成分预先溶于相应的缓冲液中，再与各组分溶液混合。

27、与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：

28、（1）凝胶化时间精确可控：本技术制备的预凝胶溶液在注射后3min-8min内完成凝胶化，既保证了充分的操作时间，又避免了过长的凝胶化等待时间，满足不同临床应用的需求。

29、（2）机械性能显著提高：通过互穿网络结构设计，本技术的复合凝胶压缩模量可达50-150 kpa，远高于单一组分凝胶的10-30 kpa，能够承受生理条件下的机械应力而不发生结构破坏。

30、（3）双重环境响应特性：本技术的凝胶具有ph/温度双重响应能力。在ph 6.5的酸性环境下，凝胶的药物释放速率是ph 7.4条件下的2-3倍；在40℃的炎症温度下，药物释放速率较37℃时提高50%以上，实现精准的药物递送。