CN102220686B - 提高蚕丝线降解性能的方法和改性蚕丝熟丝线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蚕丝熟丝线的处理方法，包括：在无氧条件下，将脱胶后的蚕丝线进行γ-射线辐照，所述辐照的剂量为50kGy～1000kGy。本发明还提供一种按照上述处理方法得到的改性蚕丝熟丝线。本发明处理后得到的改性蚕丝熟丝线具有较好的力学和降解性能，适合用作手术缝合线、神经导管、人工血管或人工骨等。
Description
技术领域
本发明涉及生物材料领域，特别涉及一种提高蚕丝线降解性能的方法和改性蚕丝熟丝线。
背景技术
家蚕丝素纤维，又称蚕丝纤维，是一种天然高分子，其是由家蚕的绢丝腺合成与分泌的具有良好力学性能的天然动物蛋白，通常由蚕丝经过脱胶处理得到。丝素纤维是由可被生物体吸收的20种氨基酸组成的蛋白质，理论上丝素纤维本身应具有生物相容性，降解产物无毒，无副作用，可被肌体吸收，且具有优异的力学性能。因此，丝素纤维越来越受到医学领域和材料领域的广泛关注，有望作为组织再生支架或充填材料等植入材料。
作为医用材料，尤其是植入材料，材料植入体内后应具有可降解性和与组织愈合速率相匹配的降解速率。而丝素纤维属于结晶高聚物，其结晶区含量约为45％～55％，结晶区与非结晶区交替排列，难以降解。根据美国药典(USP)定义，可降解材料是指植入体内60天失去几乎所有拉伸强度的材料，而一般丝素纤维植入生物体内约1年才会失去大部分拉伸强度，植入2年后在移植处无法辨认(Somerville，NJ：Ethicon，Inc.(copyright 2000，Chapter 2))。国内外有诸多文献证实了了蚕丝纤维的弱降解能力。例如Greenwald D et al.报道了丝素纤维植入鼠皮肤组织6周后，拉伸强度仍然保持45％，弹性模量下降16％(JSurg Res，1994，56：372)。Lam KH et al.报道了将丝素缝合线植入鼠6周后，纤维断裂不能从植入部位取出，24周后检测不到丝素纤维(JAppl Biomater，1995，6：191)。又如Yang YM et al.以丝素纤维作充填制备的神经移植材料具有良好的力学性能和生物相容性，通过蛋白酶降解实验，24周降解了79％(Polymer Degradation and Stability，2009，94：2213)。由此可知，丝素纤维属于难降解材料(Biomaterials，2003，24：401)。如果将材料长期植入体内，材料不能被肌体有效降解吸收，容易引起生物体排异反应，进而诱发感染，甚至危及生命。因此，丝素纤维的低降解性严重影响其作为植入材料的应用。
为了改善丝素材料的降解性能，现有技术通常是将蚕丝纤维溶解，制备再生丝素蛋白材料如膜、多孔支架，来调节丝素材料的降解性能，如。例如，Wang Y Z et al.报道了通过改变丝素蛋白溶液的浓度、溶剂，调节材料的孔径，可以获得了不同降解能力(降解速度)的丝素蛋白多孔材料(Biomaterials，2008，29：3415)。但是上述方法制成的材料机械性能不够理想，有待提高，由此也限制了丝素材料的应用范围。
蚕丝熟丝线由丝素纤维构成，具有较好的力学性能，由此本发明人考虑对蚕丝熟丝线进行处理以提高其降解能力，以获得具有优异力学性能和降解性能的丝线。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种蚕丝熟丝线的处理方法，由该方法处理得到的改性蚕丝熟丝线具有较好的降解能力，同时还保持较好的力学性能。
有鉴于此，本发明提供一种蚕丝熟丝线的处理方法，包括：
在无氧条件下，将蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照，所述辐照的剂量为50kGy～1000kGy。
优选的，所述蚕丝熟丝线的制备方法为：
将蚕丝线进行脱胶处理，得到蚕丝熟丝线。
优选的，所述蚕丝线的制备方法为：
将若干根家蚕生丝加捻，得到蚕丝线。
优选的，所述脱胶处理具体为：
a)、使用碳酸钠溶液处理蚕丝线1～3次，处理温度为95℃～100℃；
b)、将步骤a得到的蚕丝线依次进行水洗，拉松，干燥。
优选的，所述无氧条件为真空。
优选的，还包括：
将辐照后的改性蚕丝熟丝线置于通风处12h～36h。
本发明还提供一种按照上述处理方法得到改性蚕丝熟丝线。
本发明提供一种蚕丝熟丝线的处理方法，具体为：在无氧条件下，将蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照，辐照的剂量为50kGy～1000kGy。本发明是以蚕丝熟丝线为原料，蚕丝熟丝线具有较高的断裂强度和断裂伸长率，将其在无氧条件下进行γ-射线辐照，通过控制合适的辐照剂量使蚕丝熟丝线提高降解性能的同时保持较好的力学性能。本发明处理后得到的改性蚕丝熟丝线具有较好的降解性能并保持较好的力学性能，适合用作手术缝合线、神经导管、人工血管或人工骨等。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种蚕丝熟丝线的处理方法，包括：在无氧条件下，将蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照，所述辐照的剂量为50kGy～1000kGy。
上述方法是以蚕丝熟丝线为原料，蚕丝熟丝线是若干根丝素纤维加捻后形成的丝线。将丝素纤维加捻制成的蚕丝熟丝线力学性能优异，具有较高的断裂强度和断裂伸长率。
考虑到单根的蚕丝纤维脱胶处理后难以加捻制成丝线，因此本发明使用的蚕丝熟丝线优选由蚕丝线进行脱胶处理后得到，蚕丝线脱胶处理后仍可保持纱线形态。蚕丝线可以按照如下方法制备：将若干根生丝加捻，得到蚕丝纱线。对于蚕丝线中生丝的根数本领域技术人员可根据期望产品的力学性能进行选择，蚕丝根数越多处理后得到的丝线强度越好。
a)、蚕丝线优选按照如下方式进行脱胶处理：
使用碳酸钠溶液处理蚕丝线1～3次，处理温度为95℃～100℃；
b)、将步骤a得到的蚕丝线依次进行水洗，拉松，干燥。
上述脱胶处理中，使用的碳酸钠溶液的浓度优选为0.2g/L～0.3g/L，更优选为0.25g/L，浴比优选为：0.15kg蚕丝线/10L溶液，处理温度优选为98℃～100℃，处理次数优选为3次，每次的处理时间优选为30分钟～45分钟。处理后依次再进行水洗、拉松和干燥，干燥温度优选为50℃～65℃，干燥后便完成脱胶工序，制得蚕丝熟丝线。
本发明将蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照的目的在于提高蚕丝熟丝线的降解性能。辐照需要在无氧条件下进行，这是因为：氧气会氧化丝素纤维，同等辐照剂量的条件下，有氧状态会使丝素纤维更易泛黄，力学性能降幅明显。本发明优选将蚕丝熟丝线在真空条件下进行γ-射线辐照。
γ-射线辐照的辐照剂量对处理后的改性蚕丝熟丝线的力学性能和降解性能有重要影响。丝素纤维的降解性能随着辐照剂量的增加而提升，其力学性能随着辐照剂量的增加而降低。辐照剂量过低，丝素纤维降解性能提升不明显，仍无法应用于植入材料；辐照剂量过高，则会严重破坏纤维的力学性能，使其无法应用。因此本发明控制辐照剂量为50kGy～1000kGy，在此范围的辐照剂量处理后得到的改性蚕丝熟丝线即具有降解性能的不同梯度的改善，又具有适合使用的力学性能。辐照后还优选将改性蚕丝熟丝线置于通风处12h～36h。
由上述方法可知，本发明是以蚕丝熟丝线为原料，将其在无氧条件下进行γ-射线辐照，同时通过控制合适的辐照剂量使蚕丝熟丝线提高降解性能的同时保持较好的力学性能。
本发明还提供一种按照上述方法处理得到的改性蚕丝熟丝线，该改性蚕丝熟丝线具有较好的降解性能和力学性能。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的处理方法进行描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
1、将8～10根20/22家蚕生丝加捻后得到蚕丝线，称取0.15kg蚕丝线放入10L浓度为0.25g/L的碳酸钠水溶液中，在98℃～100℃处理三次，前两次使用的碳酸钠水溶液中的水为自来水，每次处理30分钟，第三次使用的碳酸钠水溶液中的水为去离子水，处理时间为45分钟。然后用去离子水将蚕丝线充分冲洗干净，拉松，置于60℃烘箱内干燥，完成脱胶工序，即得到蚕丝熟丝线。
2、将步骤1制得的蚕丝熟丝线置于耐辐照的金属铝泊内，进行抽真空处理，排出金属铝泊内的空气，将密封金属铝泊连通内部的蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为50kGy，辐照后将改性蚕丝熟丝线取出，于通风状态下放置24小时。
采用Instrong3365万能材料实验机测试辐照前后的蚕丝熟丝线力学性能，测得辐照后的改性蚕丝熟丝线的断裂强度和断裂伸长率分别为辐照前的95％和98％。
取相同重量的经辐照处理的改性蚕丝熟丝线和未经辐照的蚕丝熟丝线，均以1∶100的浴比放入0.5mg/ml胶原蛋白酶IA溶液中，置于37℃水浴振荡36天，期间每三天更换一次新配置的胶原蛋白酶IA溶液。36天后，滤去胶原蛋白酶IA溶液，降解产物用去离子水洗涤3次，除去残留的胶原蛋白酶，烘干称重，计算得到：辐照后的改性蚕丝熟丝线酶降解溶失率是13.70％，未辐照的蚕丝熟丝线酶降解溶失率是12.46％，辐照后改性蚕丝熟丝线的降解能力提高约10％。
实施例2
1、将8～10根20/22家蚕生丝加捻后得到蚕丝线，称取0.15kg蚕丝线放入10L浓度为0.25g/L的碳酸钠水溶液中，在98℃～100℃处理三次，前两次使用的碳酸钠水溶液中的水为自来水，每次处理30分钟，第三次使用的碳酸钠水溶液中的水为去离子水，处理时间为45分钟。然后用去离子水将蚕丝线充分冲洗干净，拉松，置于60℃烘箱内干燥，完成脱胶工序，得到蚕丝熟丝线。
2、将步骤1制得的蚕丝熟丝线置于耐辐照的金属铝泊内，进行抽真空处理，排出金属铝泊内的空气，将密封金属铝泊连通内部的蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为100kGy，辐照后将改性蚕丝熟丝线取出，于通风状态下放置24小时。
采用Instrong3365万能材料实验机测试辐照前后的蚕丝熟丝线力学性能，测得辐照后的改性蚕丝熟丝线的断裂强度和断裂伸长率分别为辐照前的90％和85％。
取相同重量的经辐照处理的改性蚕丝熟丝线和未经辐照的蚕丝熟丝线，均以1∶100的浴比放入0.5mg/ml胶原蛋白酶IA溶液中，置于37℃水浴振荡36天，期间每三天更换一次新配置的胶原蛋白酶IA溶液。36天后，滤去胶原蛋白酶IA溶液，降解产物用去离子水洗涤3次，除去残留的胶原蛋白酶，烘干称重，计算得到：辐照后的改性蚕丝熟丝线酶降解溶失率是15.59％，未辐照的蚕丝熟丝线酶降解溶失率是12.46％，辐照后改性蚕丝熟丝线的降解能力提高约25％。
实施例3
1、将8～10根20/22家蚕生丝加捻后得到蚕丝线，称取0.15kg蚕丝线放入10L浓度为0.25g/L的碳酸钠水溶液中，在98℃～100℃处理三次，前两次使用的碳酸钠水溶液中的水为自来水，每次处理30分钟，第三次使用的碳酸钠水溶液中的水为去离子水，处理时间为45分钟。然后用去离子水将蚕丝线充分冲洗干净，拉松，置于60℃烘箱内干燥，完成脱胶工序，得到蚕丝熟丝线。
2、将步骤1制得的蚕丝熟丝线置于耐辐照的金属铝泊内，进行抽真空处理，排出金属铝泊内的空气，将密封金属铝泊连通内部的蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为200kGy，辐照后将改性蚕丝熟丝线取出，于通风状态下放置24小时。
采用Instrong3365万能材料实验机测试辐照前后的蚕丝熟丝线力学性能，测得辐照后的改性蚕丝熟丝线的断裂强度和断裂伸长率分别为辐照前的80％和70％。
取相同重量的经辐照处理的改性蚕丝熟丝线和未经辐照的蚕丝熟丝线，均以1∶100的浴比放入0.5mg/ml胶原蛋白酶IA溶液中，置于37℃水浴振荡36天，期间每三天更换一次新配置的胶原蛋白酶IA溶液。36天后，滤去胶原蛋白酶IA溶液，降解产物用去离子水洗涤3次，除去残留的胶原蛋白酶，烘干称重，计算得到：辐照后的改性蚕丝熟丝线酶降解溶失率是16.85％，未辐照的蚕丝熟丝线酶降解溶失率是12.46％，辐照后改性蚕丝熟丝线的降解能力提高约35％。
实施例4
1、将8～10根20/22家蚕生丝加捻后得到蚕丝线，称取0.15kg蚕丝线放入10L浓度为0.25g/L的碳酸钠水溶液中，在98℃～100℃处理三次，前两次使用的碳酸钠水溶液中的水为自来水，每次处理30分钟，第三次使用的碳酸钠水溶液中的水为去离子水，处理时间为45分钟。然后用去离子水将蚕丝线充分冲洗干净，拉松，置于60℃烘箱内干燥，完成脱胶工序，得到蚕丝熟丝线。
2、将步骤1制得的蚕丝熟丝线置于耐辐照的金属铝泊内，进行抽真空处理，排出金属铝泊内的空气，将密封金属铝泊连通内部的蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为500kGy，辐照后将改性蚕丝熟丝线取出，于通风状态下放置24小时。
采用Instrong3365万能材料实验机测试辐照前后的蚕丝熟丝线力学性能，测得辐照后的改性蚕丝熟丝线的断裂强度和断裂伸长率分别为辐照前的65％和50％。
取相同重量的经辐照处理的改性蚕丝熟丝线和未经辐照的蚕丝熟丝线，均以1∶100的浴比放入0.5mg/ml胶原蛋白酶IA溶液中，置于37℃水浴振荡36天，期间每三天更换一次新配置的胶原蛋白酶IA溶液。36天后，滤去胶原蛋白酶IA溶液，降解产物用去离子水洗涤3次，除去残留的胶原蛋白酶，烘干称重，计算得到：辐照后的改性蚕丝熟丝线酶降解溶失率是19.29％，未辐照的蚕丝熟丝线酶降解溶失率是12.46％，辐照后改性蚕丝熟丝线的降解能力提高约55％。
实施例5
1、将8～10根20/22家蚕生丝加捻后得到蚕丝线，称取0.15kg蚕丝线放入10L浓度为0.25g/L的碳酸钠水溶液中，在98℃～100℃处理三次，前两次使用的碳酸钠水溶液中的水为自来水，每次处理30分钟，第三次使用的碳酸钠水溶液中的水为去离子水，处理时间为45分钟。然后用去离子水将蚕丝线充分冲洗干净，拉松，置于60℃烘箱内干燥，完成脱胶工序，得到蚕丝熟丝线。
2、将步骤1制得的蚕丝熟丝线置于耐辐照的金属铝泊内，进行抽真空处理，排出金属铝泊内的空气，将密封金属铝泊连通内部的蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为1000kGy，辐照后将改性蚕丝熟丝线取出，于通风状态下放置24小时。
采用Instrong3365万能材料实验机测试辐照前后的蚕丝熟丝线力学性能，测得辐照后的改性蚕丝熟丝线的断裂强度和断裂伸长率分别为辐照前的40％和25％。
取相同重量的经辐照处理的改性蚕丝熟丝线和未经辐照的蚕丝熟丝线，均以1∶100的浴比放入0.5mg/ml胶原蛋白酶IA溶液中，置于37℃水浴振荡36天，期间每三天更换一次新配置的胶原蛋白酶IA溶液。36天后，滤去胶原蛋白酶IA溶液，降解产物用去离子水洗涤3次，除去残留的胶原蛋白酶，烘干称重，计算得到：辐照后的改性蚕丝熟丝线酶降解溶失率是24.93％，未辐照的蚕丝熟丝线酶降解溶失率是12.46％，辐照后改性蚕丝熟丝线的降解能力提高约100％。
比较例1
1、将8～10根20/22家蚕生丝加捻后得到蚕丝线，称取0.15kg蚕丝线放入10L浓度为0.25g/L的碳酸钠水溶液中，在98℃～100℃处理三次，前两次使用的碳酸钠水溶液中的水为自来水，每次处理30分钟，第三次使用的碳酸钠水溶液中的水为去离子水，处理时间为45分钟。然后用去离子水将蚕丝线充分冲洗干净，拉松，置于60℃烘箱内干燥，完成脱胶工序，得到蚕丝熟丝线。
2、将步骤1制得的蚕丝熟丝线置于耐辐照的金属铝泊内，进行抽真空处理，排出金属铝泊内的空气，将密封金属铝泊连通内部的蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为2000kGy，辐照后将改性蚕丝熟丝线取出，于通风状态下放置24小时。
采用Instrong3365万能材料实验机测试辐照前后的蚕丝熟丝线力学性能，测得辐照后的改性蚕丝熟丝线的断裂强度和断裂伸长率分别为辐照前的6％和20％，力学性能较差，难以应用。
比较例2
1、将8～10根20/22家蚕生丝加捻后得到蚕丝线，称取0.15kg蚕丝线放入10L浓度为0.25g/L的碳酸钠水溶液中，在98℃～100℃处理三次，前两次使用的碳酸钠水溶液中的水为自来水，每次处理30分钟，第三次使用的碳酸钠水溶液中的水为去离子水，处理时间为45分钟。然后用去离子水将蚕丝线充分冲洗干净，拉松，置于60℃烘箱内干燥，完成脱胶工序，得到蚕丝熟丝线。
2、将步骤1制得的蚕丝熟丝线置于耐辐照的金属铝泊内，进行抽真空处理，排出金属铝泊内的空气，将密封金属铝泊连通内部的蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为3000kGy，辐照后将改性蚕丝熟丝线取出，于通风状态下放置24小时。
采用Instrong3365万能材料实验机测试辐照前后的蚕丝熟丝线力学性能，测得辐照后的改性蚕丝熟丝线的断裂强度和断裂伸长率均为0，作为丝线没有实际应用价值。
由上述结果可知，蚕丝熟丝线的降解性能随着辐照剂量的增大而提高，力学性能随着辐照剂量的增大而降低，辐照剂量为50～1000处理后的改性蚕丝熟丝线便具有较好的降解性能，当辐照剂量超过1000，则处理后的改性蚕丝熟丝线力学性能较差，应用价值低。本发明处理后得到的改性蚕丝熟丝线具有较好的力学和降解性能，适合用作手术缝合线、神经导管、人工血管或人工骨等。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种蚕丝熟丝线的处理方法，其特征在于，包括：
在无氧条件下，将蚕丝熟丝线进行γ-射线辐照，所述辐照的剂量为50kGy～1000kGy；
将辐照后的改性蚕丝熟丝线置于通风处12h～36h；
其中，所述无氧条件为真空；
所述蚕丝熟丝线的制备方法为：
将若干根家蚕生丝加捻，得到蚕丝线；
将蚕丝线进行脱胶处理：使用碳酸钠溶液处理蚕丝线1～3次，处理温度为95℃～100℃，然后将得到的蚕丝线依次进行水洗，拉松，干燥，得到蚕丝熟丝线。
2.按照权利要求1所述的处理方法得到改性蚕丝熟丝线。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |