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完整氨基酸序列类人胶原蛋白的发酵合成及新型修复材料的创制

成果类型:: 实用新型专利

发布时间: 2023-08-19 17:05:10

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 陈梦竹 | 2023-08-19 17:05:10

该项目属于生物化学工程领域。 生物材料的相容性和功效性是制约组织工程、3D器官打印和新型医疗器械等新技术发展的关键因素,尤其是具有完整氨基酸序列的类人胶原(简称全长类人胶原,单链平均分子量13万),因其在生物相容性和功效性方面的显著优势成为理想的首选材料。美国、日本等多国科学家及美国的FibroGen公司等一直致力于该类材料的研究,但由于全长类人胶原分子量过大、表达量低、易降解等难题使得其体外合成技术一直处于实验室研究水平,无法工业化应用。 在国家“863”计划、国家自然科学基金等项目资助下,该项目将基因工程、发酵工程、蛋白质工程、生物质分离纯化及化学工程等技术有机结合,发明了全长类人胶原的体外合成新方法并率先在国际上实现了量产,创制了系列医用修复材料并发明了其工业制备技术和设备。

该项目突破了产业化技术瓶颈,引领国际重组胶原类材料的研究、工业化制造及应用。发明了3种体系全长类人胶原蛋白的发酵合成方法:将不同类型全长胶原基因分别重组于大肠杆菌、毕赤酵母、酿酒酵母中,成功构建了3种高效稳定的表达体系,建立了相应的高密度发酵、过程控制、高效分离纯化等策略,解决了全长胶原蛋白稳定表达和目标产物易降解的科学问题,突破了规模制备过程中的技术瓶颈; 发明了稳定蛋白结构的方法,发现了全长胶原蛋白的突出功效:构筑了具有电荷屏蔽和空间位阻效应的阴离子型高分子聚合物、特殊形貌纳米羟基磷灰石、功能蛋白分子三者的大分子聚合物稳定体系,发现不同类型的全长类人胶原蛋白(I型、Ⅱ型和Ⅲ型)在促成纤维细胞生长、促粘膜修复和止血等方面各具未曾报道的突出生物学功效,为开发适用于不同临床需求的新型生物医用材料提供了理论依据.

创制了系列新型修复敷料及其生产技术:构筑了可满足不同临床需求、适合不同受损组织微环境的系列湿性修复敷料体系,攻克了规模生产中高粘蛋白体系的混合与传递、剪切不耐受、易变性及微生物残留等难题。 系列类人胶原蛋白的发酵合成及修复敷料的创制与规模生产技术经陕西省科技厅、中国石油和化学工业联合会组织同行权威专家鉴定认为“该三种类人胶原蛋白的发酵及制备技术处于国际领先水平”、“类人胶原蛋白系列敷料产品属国际首创”。 整体发明技术实施以来产生了重大经济、社会效益。近三年生产企业新增产值10.5亿元,其它应用单位(不足用户总数的2%)新增销售额约16.8亿元。

入选“中西部基础能力建设工程”高校、国家“特色重点学科项目”建设高校、教育部“卓越工程师教育培养计划高校”、教育部“国家大学生创新性实验计划”实施高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家级新工科研究与实践项目、黑龙江省国内“双一流”建设高校、黑龙江省首批高等学校课程思政建设示范高校,为CDIO工程教育联盟成员。

系列产品已在国内30个省市广泛应用,6个剂型的医用敷料产品取得行政许可并广泛应用于临床,受益各类患者1000余万例,有效率95%以上,优于其它同类产品。系列医用敷料产品的使用,缩短了愈合时间,减轻了患者痛苦,为临床提供了更好的治疗方案和换代产品。 该项目共获得授权发明专利12件、商标注册证9件,发表SCI收录学术论文45篇,培养博士研究生10名、硕士研究生25名,研发团队获得“陕西省生物材料创新团队”称号,1人获“全国创新争先奖”、2人入选“国家万人计划”。该项目获陕西省科学技术奖技术发明奖一等奖,中国石油和化工联合会技术发明奖一等奖,陕西省专利奖一等奖。

本项目可以采用技术转让、技术合作等多种形式进行对接,欢迎有需求的企业单位联系洽谈。