一种PLA-rhCol复合材料及其制备方法与应用

本发明属于聚乳酸材料改性，具体涉及一种pla-rhcol(重组类人胶原蛋白接枝聚乳酸)复合材料及其制备方法与应用。所述pla-rhcol复合材料特别是在医疗设备领域、药物传递领域和组织工程领域中的应用。

背景技术：

1、聚乳酸(pla)因其良好的生物相容性和生物可降解性，以及其降解产物能参与体内三羧酸循环等优点，已经被美国食品药品监督管理局(fda)认证，并在多个领域得到广泛应用，包括手术缝合线、骨固定器、药物投递系统以及组织工程材料和通用完全可降解塑料等。然而，聚乳酸也存在一些缺点，如其较强的疏水性、降解过程中的酸性累积易引起肿胀和炎症反应、缺乏进一步与生物活性因子反应的活性基团，以及缺乏细胞特异性识别的信号等。

2、近年来，针对聚乳酸材料的这些缺点，越来越多的研究开始将重点放在如何改性聚乳酸以提高其性能。聚乳酸改性是通过引入不同的功能基团或者结构单元，以改善其特性和性能，从而扩展其在各种应用中的使用范围。包括引入功能基团以增强其生物活性、调整其表面性质以提高细胞识别和黏附、以及控制其降解速率和减少炎症反应等。

3、通过选择适当的改性策略，可以有效地解决聚乳酸在医药、生物材料等领域中所面临的挑战，从而推动其在这些领域的广泛应用和进一步发展。这种多样化的改性方法不仅可以改善聚乳酸的力学性能、生物相容性和降解行为，还可以拓展其功能，使其具备更多的应用潜力。因此，通过改性聚乳酸可以更好地适应不同的应用场景，为医药和生物材料领域带来更多的创新和可能性。

4、传统胶原蛋白主要来自于动物组织，如牛皮、猪皮、鱼皮等，这些来源的胶原蛋白存在着种种限制。首先，动物源性胶原蛋白存在可能引发免疫排斥反应的风险，尤其在临床使用中，这是一个严重的考虑因素。其次，传统胶原蛋白的提取过程可能涉及到一些生物污染的风险，这对于需要高度纯化的医疗应用来说是不可接受的。此外，传统胶原蛋白的结构和性质在很大程度上受到原料来源的限制，这意味着其在临床和工程应用中的可定制性受到了限制。

5、重组类人胶原蛋白是通过基因工程技术合成的，在生产过程中可以更好地控制纯度、产量和质量。其制备过程主要包括以下几个步骤：首先从人体组织中获取胶原蛋白的mrna，mrna经过逆转录酶作用，生成相应的cdna，然后将cdna进行酶切，得到所需的片段，并进行连接。将连接好的cdna片段转入表达菌体内，这些菌体具有高表达能力。再利用发酵技术，使表达菌体高密度生产重组类人胶原蛋白。最后对发酵液进行分离和纯化，以获得高纯度的重组类人胶原蛋白(rhcol)。通过这种基因工程制备的重组类人胶原蛋白，可以避免动物源性胶原蛋白提取过程中存在的一系列问题，同时可以更好地控制产品的性质和品质，具有较大的应用潜力。因此，随着基因工程技术的不断发展和完善，将重组类人胶原蛋白与聚乳酸材料相结合，在医药、食品、化妆品等领域的应用前景将更加广阔。

6、基于此，需要寻求一种重组类人胶原蛋白接枝聚乳酸复合材料及其制备方法与应用以解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的首要目的在于提供一种pla-rhcol的制备方法，该制备方法通过采用表面改性接枝方法，保留了聚乳酸材料自身基本结构和性能的同时，成功构建了接枝重组类人胶原蛋白的聚乳酸复合材料。通过这一方法，材料的化学成分和结构几乎没有发生变化，还使得材料表面的粗糙度和亲水性显著提高。这种改性方法不仅赋予了材料更多的功能性，还提升了其生物相容性。并且该材料未见有文献报道。

2、本发明的第二目的在于提供上述制备方法制备得到的pla-rhcol复合材料。

3、本发明的第三目的在于提供一种pla-rhcol复合材料的应用。

4、本发明的首要目的通过下述技术方案实现：

5、一种pla-rhcol复合材料的制备方法，包括以下步骤：

6、s1.将聚乳酸颗粒溶解于有机试剂中，通过溶剂蒸发的方法制备聚乳酸材料(pla)；

7、s2.将步骤s1制得的聚乳酸材料用氢氧化钠溶液水解处理法处理，使得聚乳酸材料表面发生局部水解，主链断裂，暴露羧基，制备得到多羧基聚乳酸材料(pla-cooh)；

8、s3.常温避光，将步骤s2制得的多羧基聚乳酸材料加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(edc)水溶液中，调节ph至5～6反应；

9、s4.常温避光，往步骤s3中加入n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)水溶液和重组类人胶原蛋白(rhcol)水溶液，调节ph至7～8反应，反应结束后洗净烘干，即得pla-rhcol复合材料；

10、所述聚乳酸颗粒、有机试剂、氢氧化钠溶液、edc水溶液、nhs水溶液、rhcol水溶液按照如下比例配置1～100g：5～500ml：10～500mmol：0.05～25mmol：0.01～5mmol：0.05～1mg。

11、优选的，步骤s1中所述有机试剂为氯仿、二氯甲烷、丙酮、dmf(n,n-二甲基甲酰胺)和dmso(二甲基亚砜)中的最少一种。

12、优选的，步骤s2中的氢氧化钠溶液的处理时间为5～30分钟，反应温度为25～45℃。

13、优选地，步骤s3中反应时间为3小时。

14、优选地，步骤s4中反应时间为12小时。

15、优选的，所述edc与nhs摩尔比为(1～5):1。

16、优选的，步骤s4中所述rhcol水溶液的浓度为0.05～10mg/ml。

17、优选的，步骤s4中所述rhcol的分子量为25～50kda。

18、本发明的第二目的通过下述技术方案实现：

19、一种pla-rhcol复合材料，由上述制备方法制备得到。

20、优选的，所述pla-rhcol复合材料的分子量为50～250kda。

21、优选的，所述pla-rhcol复合材料为丝、薄膜、支架、微球或线材中的一种。

22、本发明的第三目的通过下述技术方案实现：

23、一种pla-rhcol复合材料在医疗设备领域、药物传递领域和组织工程领域中的应用。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果及优点如下：

25、本发明采用表面改性接枝方法，先用edc，再用nhs去活化羧基，保留了聚乳酸自身基本结构和性能的同时，成功构建了重组类人胶原蛋白修饰的聚乳酸复合材料。通过这一方法，聚乳酸材料的化学成分和结构几乎没有发生变化，还使得材料表面的粗糙度和亲水性显著提高。这种改性方法不仅赋予了聚乳酸材料更多的功能性，还提升了其生物相容性。这一创新有望为相关领域的研究和应用带来新的突破和进展。

技术特征：

1.一种pla-rhcol复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的pla-rhcol复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述有机试剂为氯仿、二氯甲烷、丙酮、dmf和dmso中的最少一种。

3.根据权利要求1所述的pla-rhcol复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中的氢氧化钠溶液的处理时间为5～30分钟，反应温度为25～45℃。

4.根据权利要求1所述的pla-rhcol复合材料的制备方法，其特征在于，所述edc与nhs摩尔比为(1～5):1。

5.根据权利要求1所述的pla-rhcol复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中所述rhcol水溶液的浓度为0.05～10mg/ml。

6.根据权利要求1所述的pla-rhcol复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中所述rhcol的分子量为25～50kda。

7.一种pla-rhcol复合材料，其特征在于，根据权利要求1至6任一项制备方法制备得到。

8.根据权利要求7所述的pla-rhcol复合材料，其特征在于，所述pla-rhcol复合材料的分子量为50～250kda。

9.根据权利要求7所述的pla-rhcol复合材料的制备方法，其特征在于，所述pla-rhcol复合材料为丝、薄膜、支架、微球或线材中的一种。

10.一种根据权利要求7至9任一项所述pla-rhcol复合材料在医疗设备领域、药物传递领域和组织工程领域中的应用。

技术总结本发明公开了一种PLA‑rhCol复合材料及其制备方法与应用。本发明所述PLA‑rhCol复合材料包含重组类人胶原蛋白上的‑NH<subgt;2</subgt;亲水段分子链，通过氢氧化钠水解处理结合希夫碱反应，在EDC和NHS的作用下，成功将I型重组类人胶原蛋白接枝到聚乳酸材料表面上，形成PLA‑rhCol复合材料。本发明的合成方法简单可控，无有害副产物生成。所得的PLA‑rhCol复合聚合物具有增强的韧性和亲水性，同时加快了聚乳酸的降解速度，使其在组织工程、生物降解性和生物相容性方面具有多功能性应用。技术研发人员：李立华,瞿登剑,张舒昀,鲁路受保护的技术使用者：暨南大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17