CN103721295A - 一种提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的方法，属于丝素蛋白的加工方法，制备一定形式的丝素膜或支架，70%酒精处理2h，自然晾干待用；配置一定浓度的多巴胺溶液，调节溶液pH=8.5待用；将一定大小的丝素膜浸泡于配好的多巴胺溶液中10-24h，然后取出晾干，进行力学性能测试和细胞实验。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。整个改性过程在水溶液中完成，反应条件温和，避免了使用有机溶剂对环境造成的污染，且对材料表面的改性一步到位，操作步骤简单，反应条件与改性过程易于控制。

Description

一种提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的方法
技术领域
本发明涉及一种提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的方法，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。
左旋3, 4-二羟基苯丙氨酸( L-DOPA, 或L-多巴)的儿茶酚衍生物3, 4-二羟基苯丙氨( dopamine, 或多巴胺)能发生氧化聚合, 在聚合物、金属、陶瓷、玻璃、木材等一系列固体材料表面形成一层超强附着的复合层。具体反应过程是在水溶液中, 多巴胺的邻苯二酚基团很容易被氧化, 生成具有邻苯二醌结构的多巴胺醌化合物。多巴胺和多巴胺醌之间发生反歧化反应, 产生半醌自由基, 然后偶合形成交联键, 同时在基体材料表面形成紧密附着的交联复合层。虽然多巴胺在材料表面超强附着的作用机理还有待于进一步的研究,但已有研究表明, 多巴胺对基体材料表面的附着行为来源于多巴胺的邻苯二酚和氨基官能团, 这种结构可以和有机-无机表面建立共价和非共价的相互作用,从而使聚多巴胺交联层强力附着在材料表面上。
当聚多巴胺利用共价键和非共价键附着于丝素生物材料表面后进行细胞培养，它能够吸附和固定培养基中的血清蛋白，从而有利于细胞的粘附、增值和分化。此外，均匀附着的聚多巴胺复合层能够有效的交联丝素生物材料，使丝素分子之间作用力更强，从而有效的增加丝素生物材料的力学性能。
 
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供一种提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：
本发明是一种提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的方法，具体制备步骤如下：
（1）、制备一定形式的丝素膜或支架，70%酒精处理2h，自然晾干待用； 
（2）、配置一定浓度的多巴胺溶液，调节溶液PH=8.5待用；
（3）、将一定大小的丝素膜浸泡于配好的多巴胺溶液中10-24h，然后取出晾干，进行力学性能测试和细胞实验。
作为进一步的改进，本发明所述的丝素为蜘蛛丝素蛋白或家蚕丝素蛋白或野蚕丝素蛋白。
作为进一步的改进，本发明所述的丝素膜的形式有：丝素coating膜或静电纺纳米丝素纤维膜。 
作为进一步的改进，本发明所述的提高丝素材料生物相容性的方法是一种简便、快速、时间短，而且非常有效的方法。
作为进一步的改进，本发明所述的由此方法制备丝素生物材料具有较高的力学性能优势。
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) 通过该发明制得的丝素生物材料具有较高的生物相容性和力学性能。
(3) 整个改性过程在水溶液中完成, 反应条件温和, 避免了使用有机溶剂对环境造成的污染, 且对材料表面的改性一步到位, 操作步骤简单, 反应条件与改性过程易于控制。
 
具体实施方式
本发明主要通过以下两种方案实施：
（1）将再生丝素溶解于一定量的有机溶剂或水溶液中，配成一定浓度，不断搅拌使其混合均匀。取一定量的丝素溶液制膜。
（2）将再生丝素溶解于一定量的有机溶剂或水溶液中，配成一定浓度，不断搅拌使其混合均匀。取一定量的丝素溶液进行冷冻干燥制成生物支架材料。
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
称取再生家蚕丝素蛋白水溶液4ml，待其完全溶解后，涂于直径10cm聚四氟乙烯板上自然晾干，70%酒精处理2h；然后浸泡于2mg/ml的多巴胺tris溶液中PH=8.5，16h后取出，去离子水清洗之后自然晾干，进行细胞实验和力学性能测试。
实施例2
称取再生家蚕丝素蛋白1g，置于平底玻璃瓶中，加入一定量六氟异丙醇，配成浓度为7.5%溶液，待其混合均匀后，将混合溶液至于静电纺装置中进行电纺丝。用70%酒精处理丝素静电纺纳米纤维膜2h，取出去离子水清洗晾干，然后再浸泡于2mg/ml的多巴胺tris溶液中PH=8.5，16h后取出，去离子水清洗之后自然晾干，进行细胞实验和力学性能测试。
实施例3
称取再生家蚕丝素蛋白水溶液4ml，待其完全溶解后，涂于直径10cm聚四氟乙烯板上冷冻干燥，然后制成一定形貌的支架材料。再将支架浸泡于2mg/ml的多巴胺tris溶液中PH=8.5，16h后取出，去离子水清洗之后自然晾干，进行细胞实验和力学性能测试。
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 (5)

1. 一种提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的方法，其特征在于，具体制备步骤如下：
（1）、制备一定形式的丝素膜或支架，70%酒精处理2h，自然晾干待用； 
（2）、配置一定浓度的多巴胺溶液，调节溶液PH=8.5待用；
（3）、将一定大小的丝素膜浸泡于配好的多巴胺溶液中10-24h，然后取出晾干，进行力学性能测试和细胞实验。
2.根据权利要求1所述的提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的方法，其特征在于，所述的丝素为蜘蛛丝素蛋白或家蚕丝素蛋白或野蚕丝素蛋白。
3.根据权利要求1所述的提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的方法，其特征在于，所述的丝素膜的形式有：丝素coating膜或静电纺纳米丝素纤维膜。
4.根据权利要求1或2或3所述的提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的方法，其特征在于，由此方法制备的丝素生物材料力学性能有所增加。
5.根据权利要求1或2或3所述的提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的方法，其特征在于，由此方法制备的丝素生物材料生物相容性大大提高。
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