CN104177633A - 一种改性蛋白及其制备方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种改性蛋白的制备方法，包括步骤：使用二氧化氯溶液或二氧化氯蒸汽处理蛋白原料，获得改性蛋白，所述二氧化氯溶液的浓度为100mg/L以上。区别于现有技术，通过上述技术方案能够获取一种具有一定抗水溶性的改性交联蛋白，且通过控制制备方法中的参数可控制明胶的抗水溶性。本方法过程简单、成本低廉，经本方法改性后的蛋白材料具有一定的机械稳定性和抗水溶性，无细胞毒性，可以用于细胞培养粘附生长，可作为组织培养及器官培养的框架，也可用于药物的缓慢释放，还可用于其它医药、化妆及食品领域，具有广泛的应用前景。

Description

一种改性蛋白及其制备方法和装置

技术领域

本发明涉及材料领域，更具体地涉及一种改性蛋白及其制备方法和装置。

背景技术

明胶、胶原蛋白、丝素蛋白等蛋白类材料以其生物降解性、生物相容性、降解产物无毒等优点被期望应用于生物、医药、食品、化妆领域。然而，由于这些蛋白类材料本身的机械强度差及抗水溶性差等缺点限制了其在一些领域特别是在生物医药领域方面的应用。

通过交联改善明胶、胶原蛋白和丝素蛋白的机械强度及保持其在水溶液中的形态的方法有戊二醛交联法、京克尼交联法、紫外引发核黄素交联法，等。其中，利用核黄素或京克尼交联法所得材料被认为具有比较好的生物兼容性，但是抗水溶性效果比较差未能到达组织工程领域的要求。而被公认具有良好的交联效果的戊二醛则存在安全隐患，因为其在降解的过程中会释放戊二醛对生物体产生毒害。因此研究一种交联蛋白类材料的方法，使这些材料既保留着原有的生物兼容性又拥有良好的物理特性，对发展生物医药材料具有重要意义。

发明内容

为此，需要提供一种交联蛋白及其制备方法和装置。

为实现上述目的，发明人提供了一种改性蛋白的制备方法，包括步骤：

使用二氧化氯溶液或二氧化氯蒸汽处理蛋白原料，获得改性蛋白，所述二氧化氯溶液的浓度为100mg/L以上。

进一步地，所述的改性蛋白的制备方法中，在步骤“使用二氧化氯溶液或二氧化氯蒸汽处理蛋白原料”之后还包括步骤：

用紫外线照射经二氧化氯溶液或二氧化氯蒸汽处理所得的改性蛋白15分钟以上。

进一步地，所述的改性蛋白的制备方法中，通过增加或减少二氧化氯溶液的浓度、或增加或减少使用二氧化氯溶液或二氧化氯蒸汽处理蛋白原料的时间，以提高或降低所得改性蛋白的抗水溶性。

进一步地，所述的改性蛋白的制备方法中，使用二氧化氯蒸汽或二氧化氯溶液对蛋白原料的处理时间为10分钟以上。

进一步地，所述的改性蛋白的制备方法中，所述蛋白原料包括明胶、胶原蛋白或丝素蛋白。

进一步地，所述的改性蛋白的制备方法中，所述蛋白原料为条状或膜状。

进一步地，所述的改性蛋白的制备方法中，对经二氧化氯溶液或二氧化氯蒸汽处理的膜状改性蛋白，使用紫外线对其进行双面照射，每面各15分钟以上。

进一步地，所述的改性蛋白的制备方法中，还包括一消毒步骤，具体为：

对经二氧化氯或二氧化氯和紫外线处理所得的改性蛋白用水或乙醇处理。

进一步地，所述的改性蛋白的制备方法中，所述消毒步骤具体包括：

将经二氧化氯或二氧化氯和紫外线处理所得的改性蛋白依次使用蒸馏水、第一浓度乙醇和第二浓度乙醇处理，所述第一浓度乙醇的浓度范围为60-80％；所述第二浓度乙醇的浓度范围为80-100％。

发明人还提供了一种改性蛋白，由上述的改性蛋白制备方法制备而得。

发明人还提供了一种改性蛋白的制备装置，包括一可密封容器，所述可密封容器内水平设置有原料放置板。

进一步地，所述的改性蛋白的制备装置中，所述原料放置板上分布有多个蒸汽通孔。

发明人还提供了一种二氧化氯的用途，用于对蛋白原料进行改性处理并获得交联改性蛋白。

区别于现有技术，通过上述技术方案能够获取一种具有一定抗水溶性的改性交联蛋白，且通过控制制备方法中的参数可控制明胶的抗水溶性。本方法过程简单、成本低廉，经本方法改性后的蛋白材料具有一定的机械稳定性和抗水溶性，无细胞毒性，可以用于细胞培养粘附生长，可作为组织培养及器官培养的框架，也可用于药物的缓慢释放，还可用于其它医药、化妆及食品领域，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明第一实施例所述改性蛋白制备装置的结构示意图；

图2为本发明第二实施例所述改性蛋白制备装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-可密封容器

2-原料放置板

3-二氧化氯容器

4-吊绳

5-蒸汽通孔

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

第一实施例

本实施例披露一种改性蛋白制备装置，包括一可密封容器1，容器内水平设置有连接于容器壁并且可拆卸的原料放置板2，原料放置板2上设有多个蒸汽通孔6。在所述可密封容器1内的原料放置板2下方设置有盛有二氧化氯溶液的二氧化氯容器3。

在使用本实施例所述改性蛋白制备装置进行改性蛋白制备时，将制为条状或膜状的蛋白原料放置在原料放置板2上，二氧化氯容器3内盛有浓度大于或等于1000mg/L的二氧化氯溶液。在该密封容器内，二氧化氯溶液挥发出二氧化氯蒸汽，通过蒸汽通孔6释放至可密封容器1中原料放置板2上部的空间，并作用于蛋白原料，使蛋白原料发生交联反应，得到改性蛋白。

第二实施例

本实施例披露一种改性蛋白制备装置，包括一可密封容器1，所述可密封容器的顶部连有吊绳4，所述吊绳4将一原料放置板2水平设置于可密封容器内。可密封容器1内，在原料放置板2的下方，盛有二氧化氯溶液。

在使用本实施例所述改性蛋白制备装置进行改性蛋白制备时，将制为条状或膜状的蛋白原料放置在原料放置板2上，可密封容器1内盛有浓度大于或等于1000mg/L的二氧化氯溶液。在可密封容器1内，二氧化氯溶液挥发出二氧化氯蒸汽，通过原料放置板2与可密封容器1的容器壁之间的空隙释放至可密封容器1中原料放置板2上部的空间，并作用于蛋白原料，使蛋白原料发生交联反应，得到改性蛋白。

第三实施例

本实施例披露一种改性明胶制备方法。首先，配置30％的明胶水溶液，并用浇铸法将其制备为明胶条或明胶膜，冷冻干燥后浸泡于200mg/L的二氧化氯溶液中，放置1小时，然后取出，用紫外线照射3小时。

对经上述处理获取的改性明胶作水溶性评价：将所述改性明胶放于蒸馏水中，37摄氏度条件下温育，并与相同大小和形状但未经上述处理的明胶条或明胶膜进行对比，结果显示，未经改性处理的明胶材料在1天后全部溶解，而改性明胶在7天时依然保持大致形状，未完全溶解；9天时大部分溶解。可见，改性明胶的抗水溶性要大大优于未经改性处理的明胶。

在其他实施方式中，可以通过增加或减少明胶原料在二氧化氯溶液中的放置时间、或增加或减少二氧化氯溶液的浓度来增强或降低所获取的改性明胶的抗水溶性。

进一步地，对获取的改性明胶进行消毒处理：将所得改性明胶剪切成边长约1cm的正方形，先用蒸馏水浸泡3小时，再用70％的酒精浸泡3小时，最后用无水酒精浸泡3小时，然后倒去无水酒精，将改性明胶自然风干。

然后对所获取的经消毒的改性明胶进行生物毒性评价：将改性明胶放入24孔细胞培养板中接种细胞培养24小时后，用显微镜观察，并在96孔培养板中测量MTT。结果显示，所获取的改性明胶对细胞没有毒性。光学显微镜下，对照组细胞轮廓清晰、光泽明亮；而在改性明胶上生长的细胞轮廓清晰但光泽较暗，细胞已部分生长入改性明胶材料内部。

第四实施例

本实施例披露一种改性明胶制备方法。首先称取3g明胶，在50摄氏度下溶解于10ml蒸馏水中，把获得的明胶溶液灌入厚度为1mm的玻璃槽，然后把玻璃槽放入冰箱中冷冻，使得所得明胶膜与玻璃槽脱离，并将明胶膜取出干燥后放入第一实施例所述的改性蛋白制备装置中的原料放置板2上，二氧化氯容器3内盛有浓度为1500mg/L的二氧化氯溶液。在该密封容器内，二氧化氯溶液挥发出二氧化氯蒸汽，通过蒸汽通孔6释放至可密封容器1中原料放置板2上部的空间，并作用于明胶膜，使明胶发生交联反应，得到改性明胶。

第五实施例

本实施例披露一种改性明胶制备方法。首先称取3g明胶，在50摄氏度下溶解于10ml蒸馏水中，把获得的明胶溶液灌入厚度为1mm的玻璃槽，然后把玻璃槽放入冰箱中冷冻，使得所得明胶膜与玻璃槽脱离。

用蒸馏水配置10000mg/L的二氧化氯水溶液，然后用乙醇将该二氧化氯水溶液稀释至100mg/L。并将明胶膜取出干燥后放入该二氧化氯乙醇溶液中浸泡处理2小时，得到改性明胶。

第六实施例

本实施例披露一种改性明胶制备方法。首先称取3g明胶，在50摄氏度下溶解于10ml蒸馏水中，把获得的明胶溶液灌入厚度为1mm的玻璃槽，然后把玻璃槽放入冰箱中冷冻，使得所得明胶膜与玻璃槽脱离，并将明胶膜取出干燥后放入200mg/L的二氧化氯溶液中浸泡处理24小时，然后将经上述处理所得的改性明胶膜放置在19W的紫外灯下双面各照射1.5小时。

第七实施例

本实施例披露一种改性胶原蛋白制备方法。首先称取1g胶原蛋白，在50摄氏度下溶解于10ml蒸馏水中，把获得的胶原蛋白溶液灌入厚度为1mm的玻璃槽，然后把玻璃槽放入冰箱中冷冻，使得所得胶原蛋白膜与玻璃槽脱离，并将胶原蛋白膜取出干燥后放入200mg/L的二氧化氯溶液中浸泡处理24小时，得到改性胶原蛋白。

第八实施例

本实施例披露一种改性丝素蛋白制备方法。称取2g丝素蛋白，在50摄氏度下溶解于10ml蒸馏水中，把获得的丝素蛋白溶液灌入厚度为1mm的玻璃槽，然后把玻璃槽放入冰箱中冷冻，使得所得丝素蛋白膜与玻璃槽脱离，并将丝素蛋白膜取出干燥后放入200mg/L的二氧化氯溶液中浸泡处理24小时，得到改性丝素蛋白。

第九实施例

本实施例披露一种改性丝素蛋白制备方法。称取2g丝素蛋白，在50摄氏度下溶解于10ml蒸馏水中，把获得的丝素蛋白溶液灌入厚度为1mm的玻璃槽，然后把玻璃槽放入冰箱中冷冻，使得所得丝素蛋白膜与玻璃槽脱离，并将丝素蛋白膜取出干燥后用19W的紫外灯双面各照射1.5小时，然后将丝素蛋白膜放入200mg/L的二氧化氯溶液中浸泡处理24小时，得到改性丝素蛋白。

第十实施例

本实施例披露一种改性蛋白，其制备过程如下：

将原料蛋白(如明胶、胶原蛋白或丝素蛋白)用100mg/L的二氧化氯水溶液浸泡2小时。

第十一实施例

本实施例披露一种改性蛋白，其制备过程如下：

将原料蛋白(如明胶、胶原蛋白或丝素蛋白)用100mg/L的二氧化氯水溶液浸泡2小时，然后将其取出，在紫外灯下照射1.5小时。

第十二实施例

本实施例披露一种改性蛋白，其制备过程如下：

将原料蛋白(如明胶、胶原蛋白或丝素蛋白)用100mg/L的二氧化氯乙醇溶液浸泡2小时。

第十三实施例

本实施例披露一种改性蛋白，其制备过程如下：

将原料蛋白(如明胶、胶原蛋白或丝素蛋白)在二氧化氯蒸汽氛围中处理30分钟。

第十四实施例

本实施例披露一种改性蛋白，其制备过程如下：

将原料蛋白(如明胶、胶原蛋白或丝素蛋白)在二氧化氯蒸汽氛围中处理30分钟，然后将其取出，在紫外灯下照射1.5小时。

请参阅表1、表2以及表3：

表1展示的是同样在用二氧化氯溶液处理明胶10分钟的情况下，不同的二氧化氯溶液浓度对得到的改性蛋白的抗水溶性的不同影响。其中，改性蛋白的抗水溶性以改性蛋白在37摄氏度水溶液中维持的时间来表征，所述“维持”的标识为测量剩余不溶物质量大于或等于原质量的50％。

表2展示的是同样适用100mg/L浓度的二氧化氯溶液处理明胶的情况下，不同的处理时间对得到的改性蛋白的抗水溶性的不同影响。其中，改性蛋白的抗水溶性以改性蛋白在37摄氏度水溶液中维持的时间来表征，所述“维持”的标识为测量剩余不溶物质量大于或等于原质量的50％。

表3展示的是不同联用方案对所得到的改性蛋白的抗水溶性的不同影响。其中，改性蛋白的抗水溶性以改性蛋白在37摄氏度水溶液中维持的时间来表征，所述“维持”的标准为测量剩余不溶物质量大于或等于原质量的50％。

并且，方案A为：使用二氧化氯蒸汽处理明胶膜24小时；

方案B为：先用二氧化氯蒸汽处理明胶膜24小时，再用紫外线双面照射明胶膜各1.5小时；

方案C为：用紫外线双面照射明胶膜各1.5小时；

方案D为：先用紫外线双面照射明胶膜各1.5小时，再用二氧化氯蒸汽处理明胶膜24小时。

表1二氧化氯溶液浓度对改性蛋白抗水溶性的影响

表2二氧化氯溶液处理时间对改性蛋白抗水溶性的影响

表3不同联用方案对改性蛋白抗水溶性的影响

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (13)

1.一种改性蛋白的制备方法，包括步骤：

使用二氧化氯溶液或二氧化氯蒸汽处理蛋白原料，获得改性蛋白，所述二氧化氯溶液的浓度为100mg/L以上。

2.如权利要求1所述的改性蛋白的制备方法中，在步骤“使用二氧化氯溶液或二氧化氯蒸汽处理蛋白原料”之后还包括步骤：

用紫外线照射经二氧化氯溶液或二氧化氯蒸汽处理所得的改性蛋白15分钟以上。

3.如权利要求1或2所述的改性蛋白的制备方法中，通过增加或减少二氧化氯溶液的浓度、或增加或减少使用二氧化氯溶液或二氧化氯蒸汽处理蛋白原料的时间，以提高或降低所得改性蛋白的抗水溶性。

4.如权利要求1或2所述的改性蛋白的制备方法中，使用二氧化氯蒸汽或二氧化氯溶液对蛋白原料的处理时间为10分钟以上。

5.如权利要求1或2所述的改性蛋白的制备方法中，所述蛋白原料包括明胶、胶原蛋白或丝素蛋白。

6.如权利要求1或2所述的改性蛋白的制备方法中，所述蛋白原料为条状或膜状。

7.如权利要求6所述的改性蛋白的制备方法中，对经二氧化氯溶液或二氧化氯蒸汽处理的膜状改性蛋白，使用紫外线对其进行双面照射，每面各15分钟以上。

8.如权利要求1或2所述的改性蛋白的制备方法中，还包括一消毒步骤，具体为：

对经二氧化氯或二氧化氯和紫外线处理所得的改性蛋白用水或乙醇处理。

9.如权利要求8所述的改性蛋白的制备方法中，所述消毒步骤具体包括：

将经二氧化氯或二氧化氯和紫外线处理所得的改性蛋白依次使用蒸馏水、第一浓度乙醇和第二浓度乙醇处理，所述第一浓度乙醇的浓度范围为60-80％；所述第二浓度乙醇的浓度范围为80-100％。

10.一种改性蛋白，由权利要求1-9中任一项所述的改性蛋白制备方法制备而得。

11.一种改性蛋白的制备装置，包括一可密封容器，所述可密封容器内水平设置有原料放置板。

12.如权利要求11所述的改性蛋白的制备装置中，所述原料放置板上分布有多个蒸汽通孔。

13.一种二氧化氯的用途，用于对蛋白原料进行改性处理并获得交联改性蛋白。