磷酸化和氨基化的聚谷氨酸及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚谷氨酸及其制備方法，特別是一種磷酸化和氨基化的聚谷氨酸及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在生物醫(yī)用領(lǐng)域，磷酸基團(tuán)的引入，有利于蛋白和多肽的生物標(biāo)記及多功能化，并可促進(jìn)材料生物礦化，獲得分布均勻的納米羥基磷灰石粒子。氨基的引入，可調(diào)節(jié)材料表面電荷，改善材料親水性，并且此產(chǎn)物可與醛基化高分子進(jìn)行席夫堿交聯(lián)反應(yīng)，從而作為制備水凝膠的高分子前驅(qū)體。隨著組織工程與再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，同時磷酸化和氨基化的前驅(qū)體材料被廣泛應(yīng)用于組織工程、藥物控釋、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，日益受到關(guān)注。
[0003]聚谷氨酸是一種具有良好生物相容性的可降解聚氨基酸，包括聚L-谷氨酸(L-PGA)和聚γ -谷氨酸(γ -PGA)。γ -PGA主要通過微生物發(fā)酵法制得，是以α -胺基和Τ -羧基通過酰胺鍵連接而成，分子量從五萬到兩百萬道爾頓不等。L-PGA主要通過化學(xué)合成法制得，是以α-胺基和β-羧基之間經(jīng)酰胺鍵連接得到的聚氨基酸，分子量從幾萬到幾十萬道爾頓不等。聚谷氨酸可模擬細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)中蛋白質(zhì)組分和功能，具有優(yōu)良的生物相容性，在體內(nèi)能降解為L-谷氨酸單體。其分子鏈上存在大量的游離羧基，易于修飾改性。聚谷氨酸廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、重金屬吸附、農(nóng)業(yè)、緩釋劑、藥物載體、醫(yī)用膠黏劑、組織工程等方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種磷酸化和氨基化的聚谷氨酸。
[0005]本發(fā)明的目的之二在于提供該聚谷氨酸的制備方法為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種磷酸化和氨基化聚谷氨酸，其特征在于在聚谷氨酸側(cè)鏈上同時引入磷酸基和氨基，其中氨基、磷酸基和聚谷氨酸的摩爾比為:0.3-0.4:0.05-0.2:1。
[0006]—種制備上述的磷酸化和氨基化聚谷氨酸的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下:
a.將聚谷氨酸溶于二甲亞砜中配制成質(zhì)量百分比濃度為1?10%，再加入碳二亞胺活化劑，完全溶解后加入穩(wěn)定劑N-羥基琥珀酰亞胺，在惰性氣體保護(hù)下，反應(yīng)1?20h，用乙醇沉降，過濾并干燥，得聚谷氨酸琥珀酰亞胺酯；所述的碳二亞胺和N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為1:10?10:1 ;所述的N-羥基琥珀酰亞胺NHS和聚谷氨酸的摩爾比為1:50?50:1 ;
b.將步驟a所得聚谷氨酸琥珀酰亞胺酯溶于二甲亞砜中配制成質(zhì)量百分比濃度為1?10%的溶液，再滴加濃度為0.1?5mol/L的NaOH或NaHC03溶液，并加入與上述二甲亞砜等體積的去離子水，得到油水混合體系，將磷酸化合物和氨基化合物先后加入，反應(yīng)1?24h后透析凍干，即得到磷酸化和氨基化聚谷氨酸；所述的聚谷氨酸琥珀酰亞胺酯與NaOH溶液的體積比為:160:1 ;所述的磷酸化合物與聚谷氨酸的摩爾比為1:10?3:1 ;所述的氨基化合物與聚谷氨酸琥珀酰亞胺酯的摩爾比為1:10?3:1。
[0007]上述的磷酸化合物為:0_磷酸-L-絲氨酸、磷酸乙醇胺。
[0008]上述的氨基化合物為:乙二胺、己二胺、乙二酸二酰肼、己二酸二酰肼。
[0009]上述的碳二亞胺活化劑為:1-(3-二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亞胺鹽酸鹽或二環(huán)己基碳二亞胺。
[0010]上述聚谷氨酸為聚L-谷氨酸或聚γ-谷氨酸。
[0011]本發(fā)明在聚谷氨酸側(cè)鏈上引入磷酸基，不僅利于蛋白和多肽的標(biāo)記和功能化，而且能加速材料生物礦化；而引入的氨基可與醛基化多糖、膠原、明膠、合成高分子等通過席夫堿反應(yīng)形成化學(xué)交聯(lián)水凝膠，可增強(qiáng)了材料的水溶性和礦化能力。磷酸根和氨基化的改性率可有效調(diào)控。在組織工程、藥物控釋、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
[0012]本發(fā)明采用了 DMS0/H20、DMF/NaHCO^油水混合體系，提高了反應(yīng)效率。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合實例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0014]實施例一:
將4g聚L-谷氨酸溶于40ml DMS0中，再加入2.853g NHS和4.755g碳二亞胺，在氮氣保護(hù)下反應(yīng)20h，用200ml乙醇沉降，過濾，在40°C條件下真空干燥，即得到NHS酯化的聚L-谷氨酸，其改性率可以達(dá)到80%。將得到的聚L-谷氨酸琥珀酰亞胺酯溶于400ml DMS0中，加入4.5ml濃度為3mol/l的NaOH水溶液，并迅速加入400ml的去離子水，得澄清溶液，加入0.35g磷酸乙醇胺，待其反應(yīng)10分鐘后再加入12.963g己二酸二酰肼，室溫下反應(yīng)24h，透析并凍干，即得到磷酸化和己二酸二酰肼化聚L谷氨酸，磷酸乙醇胺的接枝率為5%，己二酸二酰肼的接枝率為30%。
[0015]實施例二:
將4g聚γ-谷氨酸溶于40ml DMF中，加入2.853g NHS和4.755g碳二亞胺，在氮氣保護(hù)下反應(yīng)20h，用200ml乙醇沉降，過濾，在40°C條件下真空干燥，即得到NHS酯化的聚T -谷氨酸，其改性率達(dá)80%。將得到的聚γ -谷氨酸琥珀酰亞胺酯溶于400mlDMS0中，加入4.5ml 3mol/l NaOH水溶液，并迅速加入400ml的去離子水，得澄清溶液，加入0.875g磷酸乙醇胺，待其反應(yīng)10分鐘后再加入12.963g己二酸二酰肼，室溫下反應(yīng)24h，透析凍干，即得到磷酸化和己二酸二酰肼化聚γ-谷氨酸，磷酸乙醇胺的接枝率為10%，己二酸二酰肼的接枝率為28%。
[0016]實施例三:
將2g聚L-谷氨酸溶于40ml DMS0中，加入1.4265g NHS和2.3775g碳二亞胺，在氮氣保護(hù)下反應(yīng)20h，用乙醇沉降，過濾，在40°C條件下真空干燥，即得到NHS酯化的聚L-谷氨酸，其改性率可以達(dá)到90%。將得到的聚L-谷氨酸琥珀酰亞胺酯溶于200ml DMS0中，加入
2.25ml 3mol/l NaOH,并迅速加入200ml的去離子水，溶液澄清，沒有析出，加入0.7g磷酸乙醇胺，待其反應(yīng)十分鐘后再加入6.4815g乙二胺，室溫下反應(yīng)24h，透析凍干，即得到磷酸化和氨基化聚L-谷氨酸，磷酸乙醇胺的接枝率為20%，乙二胺的接枝率為23%。
[0017]實施例四:
將2g聚γ-谷氨酸溶于10ml DMS0中，加入2.