一种基于藤壶Trx-Balcp19k蛋白的生物医用粘合体系及其应用

本发明属于生物医药材料领域，尤其涉及一种基于藤壶的生物医用粘合体系及其应用。

背景技术：

1、生物医学外科手术伤口缝合中，急需生物相容性好且在潮湿生理环境依然能保持粘性的生物医用粘合材料。海洋环境丰富的生物资源为人们带来巨大的材料宝库和灵感启发。藤壶作为海洋潮间带粘附污损生物，依靠其分泌的生物胶(多蛋白协同作用)粘附固化，实现了它在水下基底上的牢固附着。藤壶分泌的这种生物胶具有生物相容性好、湿粘附能力强等特点，为生物医用粘合剂的研制带来了很大的启发。然而，藤壶分泌的生物胶为非持续性分泌，难以进行人工大量采集和使用。目前，主要通过对固化后的藤壶生物胶进行采集、溶解和解析，已获知cp19k、cp20k、cp52k、cp68k、cp100k等蛋白成分，然后试图通过生物合成的方式获得上述胶蛋白，开展其粘附固化机制研究。其中cp19k是关键的界面粘附蛋白，有研究人员对其进行生物合成获得重组蛋白及类天然蛋白，并开展其结构、性质和功能等方面的研究。

2、如专利cn105031717a通过大肠杆菌异源表达的方法获得重组藤壶胶蛋白cp19k，并通过特定的透析纯化工艺，能够获得一种粘性很好的胶状物，对其自组装性能和粘附性能进行了研究，结果表明其粘附能力和生物相容性好，在生物医用粘合方面有很好的应用前景。经过专利cn109627308a公开的手段改善透析方法提高蛋白产率后，发现虽然蛋白冻干溶于水后仍具有很强的粘接性能，但是在水下/湿环境下蛋白的粘接性能较差，蛋白作用于生物组织时的粘接性能较差。

3、因此，提高藤壶生物胶中的关键蛋白cp19k的水下/湿环境下蛋白的粘接性能，提高蛋白cp19k用于生物组织时的粘接性能，对于该蛋白在生物医用粘合剂领域的应用，具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种水下/湿环境下粘接性能优异、作用于生物组织时粘接性能优异的基于藤壶trx-balcp19k蛋白的生物医用粘合体系及其应用。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

2、一种基于藤壶trx-balcp19k蛋白的生物医用粘合体系，包括第一trx-balcp19k蛋白层、单宁酸层和第二trx-balcp19k蛋白层，所述单宁酸层夹设于所述第一trx-balcp19k蛋白层和第二trx-balcp19k蛋白层之间。

3、作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述基于藤壶trx-balcp19k蛋白的生物医用粘合体系的应用，将所述生物医用粘合体系用于相邻基材之间的粘附。

4、上述应用中，优选的，首先将trx-balcp19k蛋白溶液分别涂覆于相邻基材的相邻面上，再将单宁酸涂覆于至少一个trx-balcp19k蛋白溶液表面，然后将相邻基材贴紧，固化，即实现相邻基材之间的粘附。固化时可将贴紧后的基材使用夹子固定粘接区域，在37℃环境下固化24h。

5、上述应用中，优选的，所述trx-balcp19k蛋白溶液首先经过自组装。trx-balcp19k蛋白溶液经过自组装后，粘接效果会更好。

6、上述应用中，优选的，所述自组装时，控制trx-balcp19k蛋白溶液的浓度为250-300mg/ml，ph为4.5-10.6，离子强度i为140-200mm，环境温度为2-5℃，自组装时长为65-90h。控制在上述自组装条件，有利于得到粘接性能好的蛋白溶液。

7、上述应用中，优选的，所述trx-balcp19k蛋白溶液在基材上的涂覆量以控制每0.5cm2涂覆面积(为粘贴面积)为2.1-2.7mg为准(双面共2.1-2.7mg)，所述单宁酸在trx-balcp19k蛋白溶液上的涂覆量为每0.5cm2为1-12mg。

8、上述应用中，优选的，所述基材为生物组织，相邻基材之间粘附时处于水下或湿环境中。

9、本发明，更优选的，所述trx-balcp19k蛋白溶液的自组装条件为：蛋白溶液浓度为300mg/ml，ph＝7，离子强度i＝150mm，环境温度为4℃，自组装时长为3天。涂覆面积为0.5cm2时trx-balcp19k蛋白溶液的浓度为300mg/ml，体积一共为8μl，单宁酸浓度与对应体积为1500g/l，8μl；500g/l，2μl。涂覆面积扩大，溶液用量随之按比例扩大。

10、本发明的原理如下：根据藤壶胶蛋白中的trx-balcp19k蛋白在藤壶胶与外部基材之间主要作为界面蛋白存在的理论，同时利用藤壶胶蛋白经过自组装形成纤维状结构增强粘附力的性质，延伸到trx-balcp19k蛋白。经过自组装形成纤维状结构的trx-balcp19k蛋白与界面之间形成强大的界面作用力，纤维状trx-balcp19k蛋白与单宁酸之间的非共价相互作用(包括氢键相互作用、阳离子-π相互作用、静电相互作用)形成内聚力，利用上述两种力形成的蛋白-单宁酸-蛋白结构会形成强有力的联合作用力结构。这种结构在水下/潮湿环境中一方面可以隔绝水分子，在胶黏剂的内部创造了一个干燥的微环境，使得内部的trx-balcp19k能够保留在界面上发挥界面粘附作用；另一方面，单宁酸在胶层中间的分布不仅增强了内聚作用，同时也可通过与trx-balcp19k基团的氢键、阳离子-π等作用进行偶联，增强其相互作用；此外，单宁酸还可促进trx-balcp19k蛋白二级结构向β-折叠转变，提高了界面粘附性能。

11、需要强调的是，本发明的生物医用粘合体系为蛋白-单宁酸-蛋白这一层层涂覆得到的夹层结构，只有采用这一夹层结构才能提高此生物医用粘合体系的水下/湿环境粘附性能以及提高了作用于生物基材的粘附性能，如果直接将trx-balcp19k蛋白溶液和单宁酸混合，粘接效果并不好，这可能是因为将直接混合时单宁酸与trx-balcp19k蛋白溶液之间的相互作用会在溶液中充分完成，导致作用力只在内部存在，无法再与界面产生相互作用，界面粘附效果会变差。

12、与现有技术相比，本发明的优点在于：

13、本发明的基于藤壶trx-balcp19k蛋白的生物医用粘合体系以及应用综合利用了藤壶胶胶体的蛋白分布、藤壶胶蛋白的粘附行为、藤壶胶蛋白与单宁酸之间的相互作用，开发了一种通过加入单宁酸并采用层层涂覆的方式提高了trx-balcp19k蛋白的水下/湿环境粘附性能以及提高了作用于生物基材的粘附性能，且组分简单，有利于藤壶trx-balcp19k蛋白在生物医用粘合剂领域的推广应用。

技术特征：

1.一种基于藤壶trx-balcp19k蛋白的生物医用粘合体系，其特征在于，包括第一trx-balcp19k蛋白层、单宁酸层和第二trx-balcp19k蛋白层，所述单宁酸层夹设于所述第一trx-balcp19k蛋白层和第二trx-balcp19k蛋白层之间。

2.一种如权利要求1所述的基于藤壶trx-balcp19k蛋白的生物医用粘合体系的应用，其特征在于，将所述生物医用粘合体系用于相邻基材之间的粘附。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，首先将trx-balcp19k蛋白溶液分别涂覆于相邻基材的相邻面上，再将单宁酸涂覆于至少一个trx-balcp19k蛋白溶液表面，然后将相邻基材贴紧，固化，即实现相邻基材之间的粘附。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述trx-balcp19k蛋白溶液首先经过自组装。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述自组装时，控制trx-balcp19k蛋白溶液的浓度为250-300mg/ml，ph为4.5-10.6，离子强度i为140-200mm，环境温度为2-5℃，自组装时长为65-90h。

6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述trx-balcp19k蛋白溶液在基材上的涂覆量以控制每0.5cm2涂覆面积为2.1-2.7mg为准，所述单宁酸在trx-balcp19k蛋白溶液上的涂覆量为每0.5cm2为1-12mg。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的应用，其特征在于，所述基材为生物组织，相邻基材之间粘附时处于水下或湿环境中。

技术总结
本发明公开了一种基于藤壶Trx‑Balcp19k蛋白的生物医用粘合体系，包括第一Trx‑Balcp19k蛋白层、单宁酸层和第二Trx‑Balcp19k蛋白层，所述单宁酸层夹设于所述第一Trx‑Balcp19k蛋白层和第二Trx‑Balcp19k蛋白层之间。本发明还提供一种上述的基于藤壶Trx‑Balcp19k蛋白的生物医用粘合体系的应用。本发明通过加入单宁酸并采用层层涂覆的方式提高了Trx‑Balcp19k蛋白的水下/湿环境粘附性能以及提高了作用于生物基材的粘附性能，且组分简单，有利于藤壶Trx‑Balcp19k蛋白在生物医用粘合剂领域的推广应用。

技术研发人员：胡碧茹,宋文轩,李义和,梁超,曾玲,宋俊祎,叶宗煌
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11