CN103223192B - 一种丝素蛋白与环糊精复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丝素复合材料的制备方法，尤其是涉及一种制备高力学性能丝素支架的方法，属于丝素蛋白的加工方法。本发明的具体制备步骤如下：制备丝素蛋白水溶液；在丝素蛋白水溶液中加入一定量的环糊精粉末，不断搅拌使其混合均匀，即可制得丝素蛋白与环糊精的混合溶液；经浓缩后制模，冷冻干燥，得到丝素蛋白与环糊精的复合材料。本发明在整个处理过程中具有耗能低，生物安全性高，价格低廉，操作简单方便，对环境无污染等优势，通过该发明制得的生物丝素支架材料具有很好的力学性能。丝素与环糊精复合支架最大的抗压强度可高达20.65±0.5MPa。通过该方法可以制备具有较高的力学性能多孔支架材料，该材料有望用于组织工程中的骨修复材料。<!--1-->
Description
技术领域
本发明涉及一种丝素复合材料的制备方法，尤其是涉及一种制备高力学性能丝素支架的方法，属于丝素蛋白的加工方法。
背景技术
家蚕蛋白、柞蚕丝素蛋白均为纤维蛋白，因其独特的力学性能和良好的生物相容性、降解性和稳定性，及其本质是蛋白质的结构特点，广泛应用于医药、生物材料等领域，是一种理想的骨修复支架材料。而高强度的力学性能是骨修复支架材料的必备条件之一。
环糊精分子呈空心圆台结构。外部边缘的羟基使其具有亲水性,而其内空腔由于C-H键和醚键的覆盖而呈疏水性，这正是疏水性客体分子能自发进入环糊精内部疏水性空腔，从而形成主客体包合物的基础。由于环糊精具有疏水的空腔，某些高分子长链可以穿过其空腔，通过非共价键连接在一起，形成多聚准轮烷(polypseudorotaxane)，长链两端用大基团封闭后可形成多聚轮烷(polyrotaxane)，形状类似于一串“项链”。环糊精多聚轮烷分子管道表面具有大量的醇羟基，多个分子管道之间通过一定的取向和结晶，“项链”之间就能产生一定的作用力结合，从而成为交联结构。
当丝素蛋白溶液与环糊精混合后，环糊精分子通过包合作用使丝蛋白分子进行自组装，转变成富含β-折叠的SilkⅡ结构，从而增强丝素蛋白材料的力学性，该发明充分结合了丝素和环糊精各自的优点，首次提出了利用丝素和环糊精制备力学性能优良的复合材料。该发明简易可行，制备的丝素蛋白和环糊精复合材料力学性能优良。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的不足之处所作出的改进，提供了一种工艺简单，处理方便并且能够提高丝素力学性能的新型加工制备丝素支架的方法。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案有2种，具体如下：
本发明是一种丝素蛋白与环糊精复合的高强度材料的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）、制备丝素蛋白水溶液；
（2）、在丝素蛋白水溶液中加入一定量的环糊精粉末，不断搅拌使其混合均匀，即可制得丝素蛋白与环糊精的混合溶液；
（3）、经浓缩后制模，冷冻干燥，得到丝素蛋白与环糊精的复合材料。
作为进一步的改进，本发明所述的具体制备步骤为，将一定量的丝素蛋白置于6M-8M尿素中，加入一定量的氢氧化钠粉末，搅拌均匀后制成丝素蛋白水溶液，再加入一定量的环糊精粉末，然后在4°C环境下放置12-72hr，并不断搅拌使其混合均匀，在去除尿素和氢氧化钠后，即可制得丝素蛋白与环糊精的混合溶液，经浓缩后制模，冷冻干燥，得到丝素蛋白与环糊精的复合材料。
作为进一步的改进，本发明所述的具体制备步骤为，将脱胶后的丝素纤维置于100°C的50%CaCl2溶液制成丝素蛋白水溶液，10min后，加入一定量的环糊精固体粉末，并不断搅拌使其混合均匀，即可制得丝素蛋白和环糊精混合溶液，冷却后在蒸馏水中透析3d，浓缩制模，-20°C放置24h,冷冻干燥，得到丝素蛋白和环糊精复合的多孔材料。
作为进一步的改进，本发明所述的丝素蛋白为：家蚕蚕茧、家蚕丝素纤维、再生家蚕丝素蛋白、柞蚕蚕茧、柞蚕丝素纤维及再生柞蚕丝素蛋白中的任意一种。
作为进一步的改进，本发明所述的丝素蛋白是柞蚕丝素蛋白，所述的柞蚕丝素蛋白与环糊精的复合材料的抗压强度为20.65±0.5MPa。
作为进一步的改进，本发明所述的丝素蛋白是家蚕丝素蛋白，所述的家蚕丝素蛋白与环糊精的复合材料的抗压强度为11.23±0.4MPa。
与现有技术相比，本发明具有以下突出特点：
(1)本发明在整个处理过程中具有耗能低，生物安全性高，价格低廉，操作简单方便，对环境无污染等优势。
(2)通过该发明制得的生物丝素支架材料具有很好的力学性能。因为在溶解丝素过程中加入一定量的环糊精，促使丝素蛋白分子进行自组装，转变成为富含β-折叠的SilkⅡ结构，增强了丝素的力学性能。
(3)丝素与环糊精复合支架最大的抗压强度可高达20.65±0.5MPa。通过该方法可以制备具有较高的力学性能多孔支架材料，该材料有望用于组织工程中的骨修复材料。
具体实施方式
本发明主要通过以下两种方案实施：
（1）将一定量的丝素蛋白置于6M-8M尿素中，加入一定量的氢氧化钠粉末，搅拌均匀后再加入一定量的环糊精粉末，然后在4°C环境下放置12-72hr,并不断搅拌使其混合均匀，在去除尿素和氢氧化钠后，即可制得丝素蛋白与环糊精的混合溶液，经浓缩后制模，冷冻干燥，得到丝素蛋白与环糊精的复合材料。
（2）将脱胶后的丝素纤维置于100°C的50%CaCl2溶液10min后,加入一定量的环糊精固体粉末，并不断搅拌使其混合均匀，即可制得丝素蛋白和环糊精混合溶液，冷却后在蒸馏水中透析3d，浓缩制模，-20°C放置24h,冷冻干燥，得到丝素蛋白和环糊精复合的多孔材料。
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
取脱胶后的家蚕丝素纤维2g，置于40ml的8M尿素溶液中，加入2.5g的氢氧化钠固体粉末，搅拌均匀后再加入0.2g的环糊精固体粉末，然后在4°C环境下放置12hr，并不断搅拌使其混合均匀，即可制得家蚕丝素蛋白和环糊精混合溶液，透析后将混合溶液进行离心，转速5000rpm，离心3次，每次离心后将上清液去除重新加入去离子水。离心后将沉淀制模、压实，然后冷冻干燥，得到复合支架，其抗压强度可高达11.23±0.4MPa。
实施例2
取脱胶后的柞蚕丝素纤维1.5g，置于40ml的8M尿素溶液中，加入2.5g的氢氧化钠固体粉末，搅拌均匀后再加入0.15g的环糊精固体粉末，然后在4°C环境下放置72hr，并不断搅拌使其混合均匀，即可制得柞蚕丝素蛋白和环糊精混合溶液，透析后将混合溶液进行离心，转速5000rpm，离心3次，每次离心后将上清液去除重新加入去离子水。离心后将下层沉淀制模、压实，然后冷冻干燥，得到复合支架，其抗压强度可高达20.65±0.5MPa。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的几个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种丝素蛋白与环糊精复合的高强度材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：
(1)、制备丝素蛋白水溶液；
(2)、在丝素蛋白水溶液中加入一定量的环糊精粉末，不断搅拌使其混合均匀，即可制得丝素蛋白与环糊精的混合物；
(3)、经浓缩后制模，冷冻干燥，得到丝素蛋白与环糊精的复合材料；
具体制备步骤为，将一定量的丝素蛋白纤维置于6M-8M尿素中，加入一定量的氢氧化钠粉末，搅拌均匀后制成丝素蛋白水溶液，再加入一定量的环糊精粉末，然后在4℃环境下放置12-72hr，然后不断搅拌使其混合均匀，在去除尿素和氢氧化钠后，即可制得丝素蛋白与环糊精的混合胶状物，经浓缩后制模，冷冻干燥，得到丝素蛋白与环糊精的复合材料。
2.根据权利要求1所述的丝素蛋白与环糊精复合的高强度材料的制备方法，其特征在于，所述的丝素蛋白为：家蚕蚕茧、家蚕丝素蛋白纤维、柞蚕蚕茧、柞蚕丝素蛋白纤维及中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的丝素蛋白与环糊精复合的高强度材料的制备方法，其特征在于，所述的丝素蛋白与环糊精的复合材料的抗压强度为20.65±0.5MPa。
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