CN104530456A - 一种难溶于水的丝素蛋白-明胶共混膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种难溶于水的丝素蛋白-明胶共混膜及其制备方法。本发明是以天然蚕丝为原料，通过脱胶、溶解、离心过滤、透析后，得到丝素蛋白溶液，然后在丝素蛋白溶液中加入无毒的明胶，在生物交联剂的作用下，制备出丝素蛋白-明胶混合液，将该混合液浓缩后置于聚四氟乙烯板内缓慢干燥成膜，再通过醇溶液进行不溶化处理，制备得到丝素蛋白-明胶共混膜。本发明的丝素蛋白-明胶共混膜保持了丝素蛋白良好的生物相容性，无毒、可生物降解、热稳定性优良，可以更安全地应用于创面修复材料、人造组织、细胞培养等医学或生物领域。

Description

一种难溶于水的丝素蛋白-明胶共混膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种丝素蛋白膜及其制备方法，特别涉及一种无毒且难溶于水的丝素蛋白-明胶共混膜及其制备方法。

背景技术

丝素蛋白有良好的生物相容性和生物可降解性，其开发利用前景日益被人们重视。丝素本身具有良好的机械性能和理化性质，如良好的柔韧性和抗拉伸强度、透气透湿性、缓释性等，而且经过不同处理可以得到不同的形态，如纤维、溶液、粉、膜以及凝胶等。丝素膜因与人体有良好的相容性和无毒性，常用于制备生物医学材料，如创伤敷料和人工皮肤等。但是由于纯的丝素膜易溶于水，在很大程度上限制了其在生物医学材料方面的应用。

明胶是一种水溶性的大分子蛋白质，由生物组织中的胶原制得，来源丰富，价格低廉，含有谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸等人体所需的十八种氨基酸。明胶在体内可被完全吸收，具有优良的理化性能和生物相容性，尤其是其生物降解性和容易成型的特点，使其广泛应用于医学材料，如人造皮肤、组织工程支架、美容保健品等诸多领域。

目前解决丝素蛋白膜水溶性的方法主要有有机溶剂法、拉伸处理法等，采用上述方法得到的丝素膜硬而脆；或者，采用有机溶剂法，尽管能使丝素蛋白不溶，但可能会损坏丝素膜良好的生物相容性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种难溶于水的丝素蛋白-明胶共混膜及其制备方法，本文是将均为生物蛋白且无毒的丝素蛋白与明胶共混、制备成膜，再通过醇溶液进行不溶化处理制得具有不溶性、无毒、生物相容性好且可生物降解的丝素蛋白-明胶共混膜，可广泛用作医用生物材料。

本发明的技术方案如下：一种难溶于水的丝素蛋白-明胶共混膜的制备方法，按如下具体步骤进行：

（1）将蚕丝置入煮沸的碳酸钠水溶液中脱去蚕丝中的丝胶，获得脱胶丝素，将脱胶丝素置于溴化锂水溶液中溶解，得丝素蛋白-溴化锂溶液，经过离心过滤、透析后，得到质量分数为1~5%的丝素蛋白溶液；

（2）在30~70℃热水水浴中，以明胶和去离子水为原料，采用温和搅拌的方式，配制质量分数为1~8%的明胶水溶液；

（3）取步骤（1）制得丝素蛋白溶液与步骤（2）制得明胶水溶液，按照体积比2~8:8~2混合均匀，制得丝素蛋白-明胶混合液，然后加入占混合溶液总蛋白量1~5%的交联剂，用磁力搅拌器搅拌均匀，进一步浓缩得到丝素蛋白质量分数为10~30%的丝素蛋白-明胶混合液；

（4）取步骤（3）制得的丝素蛋白质量分数为10~30%的丝素蛋白-明胶混合液，倒在水平放置的聚四氟乙烯板上，溶液厚度为2~5mm，在温度30~90℃、相对湿度40~90%的恒温恒湿箱中自然干燥，制得薄膜；

（5）用质量分数为30~80%的醇溶液对步骤（4）制得薄膜进行不溶化处理：将薄膜浸泡于醇溶液中，醇溶液的用量以醇溶液刚刚全部浸没共混膜为准，然后在室温下使醇溶液自然挥发，再用去离子水充分浸洗至无醇，干燥，制得丝素蛋白-明胶共混膜。

上述技术方案中，所述交联剂为京尼平。

上述技术方案中，所述醇可以是多元醇类中的一种。进一步优选的，所述的醇可以是乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种。

上述技术方案中，所述碳酸钠水溶液的质量分数为0.5~1%。

上述技术方案中，所述溴化锂水溶液的摩尔浓度为8.5~9.5mol/L。

上述技术方案中，所述的离心过滤是将丝素蛋白-溴化锂溶液稀释2~5倍，以转速3500r/min，离心5~10min，将残留在丝素蛋白溶液中的杂质分离出来。

上述技术方案中，所述的透析是将离心过滤后的丝素蛋白-溴化锂溶液放入纤维素透析袋中封闭进行，温度为5~12℃，透析时间为72h，除去丝素蛋白溶液中的溴化锂等盐及其离子。

上述技术方案中，所述的浓缩方法为：在5~12℃温度，40~70%的相对湿度下，利用风速法将丝素蛋白-明胶混合溶液浓缩至其中的丝素蛋白质量分数为10~30%。

本发明的丝素蛋白-明胶共混膜，其发明原理是：丝素与明胶共混后，在交联剂的作用下，两个蛋白质大分子间发生了交联，从而改变了原有的分子构象，有利于β结构的形成，从而使丝素膜难溶于水。本发明的丝素蛋白-明胶共混膜保持了丝素蛋白良好的生物相容性，无毒、可生物降解、热稳定性优良，可以更安全地应用于创面修复材料、人造组织、细胞培养等医学或生物领域。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1采用以下步骤实现本发明：

（1）将家蚕丝用质量分数0.5%的碳酸钠水溶液煮沸30min，除去表面丝胶，重复3次后用去离子水充分洗净，获得脱胶丝素，将脱胶丝素在室温下溶解在摩尔浓度9.0mol/L溴化锂水溶液中，得到将丝素蛋白-溴化锂水溶液；

（2）将丝素蛋白-溴化锂水溶液稀释3倍，以转速3500r/min高速离心8min，过滤，并置于纤维素透析袋中进行透析以除去盐离子，温度为5℃，透析时间为72h，每4小时换一次水，制备得质量分数为2%的丝素蛋白溶液；

（3）在60℃热水浴中，将明胶倒入去离子水中，不断温和搅拌直到明胶完全溶解，配制质量分数为5%的明胶水溶液；然后取2%的丝素蛋白溶液与5%明胶水溶液按照丝素与明胶的体积比7：3配制成混合液，然后加入占混合液总蛋白量2%的交联剂京尼平，用磁力搅拌器搅拌均匀，制得丝素蛋白-明胶溶液，备用；

（4）在温度为5℃和65%的相对湿度下，利用风速法将步骤（3）的丝素蛋白-明胶溶液浓缩至丝素蛋白质量分数为20%；

（5）将丝素蛋白质量分数为20%的丝素-明胶混合液倒在水平放置的聚四氟乙烯板上，溶液厚度约为2mm，在50℃，70%相对湿度的恒温恒湿箱中缓慢干燥，得到薄膜；

（6）将薄膜置于质量分数为30%的乙醇水溶液中进行不溶化处理，以乙醇溶液刚刚全部浸没薄膜为准，使乙醇在室温下自然挥发，然后用去离子水充分浸洗至无醇，干燥后获得难溶于水的丝素蛋白-明胶共混膜。

实施例2采用以下步骤实现本发明：

（1）将家蚕丝用质量分数1%的碳酸钠水溶液煮沸30min，除去表面丝胶，重复3次后用去离子水充分洗净，获得脱胶丝素，将脱胶丝素在室温下溶解在摩尔浓度9.5mol/L溴化锂水溶液中，得到将丝素蛋白-溴化锂水溶液；

（2）将丝素蛋白-溴化锂水溶液稀释4倍，以转速3500r/min高速离心10min，过滤，并置于纤维素透析袋中进行透析以除去盐离子，温度为8℃，透析时间为72h，每4小时换一次水，制备得质量分数为5%的丝素蛋白溶液；

（3）在50℃热水浴中，将明胶倒入去离子水中，不断温和搅拌直到明胶完全溶解，配制质量分数为2%的明胶水溶液；然后取5%的丝素蛋白溶液与2%明胶水溶液按照丝素与明胶的体积比6：4配制成混合液，然后加入占混合液总蛋白量1%的交联剂京尼平，用磁力搅拌器搅拌均匀，制得丝素蛋白-明胶溶液，备用；

（4）在温度为8℃和50%的相对湿度下，利用风速法将步骤（3）的丝素蛋白-明胶溶液浓缩至丝素蛋白质量分数为15%；

（5）将丝素蛋白质量分数为15%的丝素蛋白-明胶混合液倒在水平放置的聚四氟乙烯板上，溶液厚度约为3mm，在60℃，80%相对湿度的恒温恒湿箱中缓慢干燥，得到薄膜；

（6）将薄膜置于质量分数为60%的乙二醇水溶液中进行不溶化处理，以乙二醇溶液刚刚全部浸没薄膜为准，使乙二醇在室温下自然挥发，然后用去离子水充分浸洗至无醇，干燥后获得难溶于水的丝素蛋白-明胶共混膜。

实施例3采用以下步骤实现本发明：

（1）将家蚕丝用质量分数0.5%的碳酸钠水溶液煮沸30min，除去表面丝胶，重复3次后用去离子水充分洗净，获得脱胶丝素，将脱胶丝素在室温下溶解在摩尔浓度9.5mol/L溴化锂水溶液中，得到将丝素蛋白-溴化锂水溶液；

（2）将丝素蛋白-溴化锂水溶液稀释5倍，以转速3500r/min高速离心9min，过滤，并置于纤维素透析袋中进行透析以除去盐离子，温度为6℃，透析时间为72h，每4小时换一次水，制备得质量分数为3%的丝素蛋白溶液；

（3）在60℃热水浴中，将明胶倒入去离子水中，不断温和搅拌直到明胶完全溶解，配制质量分数为6%的明胶水溶液；然后取3%的丝素蛋白溶液与6%明胶水溶液按照丝素与明胶的体积比5：5配制成混合液，然加入占溶液总蛋白量2%的交联剂京尼平，用磁力搅拌器搅拌均匀制得丝素蛋白-明胶溶液，备用；

（4）在温度为6℃和70%的相对湿度下，利用风速法将步骤（3）的丝素蛋白-明胶溶液浓缩至丝素蛋白质量分数为25%；

（5）将丝素蛋白质量分数为25%的丝素蛋白-明胶混合液倒在水平放置的聚四氟乙烯板上，溶液厚度约为2mm，在75℃，70%相对湿度的恒温恒湿箱中缓慢干燥，得到薄膜；

（6）将薄膜置于质量分数为50%的丙三醇水溶液中进行不溶化处理，以丙三醇溶液刚刚全部浸没薄膜为准，使丙三醇在室温下自然挥发，然后用去离子水充分浸洗至无醇，干燥后获得难溶于水的丝素蛋白-明胶共混膜。

Claims (9)

1.一种难溶于水的丝素蛋白-明胶共混膜的制备方法，其特征在于：为如下具体步骤：

（1）将蚕丝置入煮沸的碳酸钠水溶液中脱去蚕丝中的丝胶，获得脱胶丝素，将脱胶丝素置于溴化锂水溶液中溶解，得丝素蛋白-溴化锂溶液，经过离心过滤、透析后，得到质量分数为1~5%的丝素蛋白溶液；

（2）在30~70℃热水水浴中，以明胶和去离子水为原料，采用温和搅拌的方式，配制质量分数为1~8%的明胶水溶液；

（3）取步骤（1）制得丝素蛋白溶液与步骤（2）制得明胶水溶液，按照体积比2~8:8~2混合均匀，制得丝素蛋白-明胶混合液，然后加入占混合溶液总蛋白量1~5%的交联剂，用磁力搅拌器搅拌均匀，进一步浓缩得到丝素蛋白质量分数为10~30%的丝素蛋白-明胶混合液；

（4）取步骤（3）制得的丝素蛋白质量分数为10~30%的丝素蛋白-明胶混合液，倒在水平放置的聚四氟乙烯板上，溶液厚度为2~5mm，在温度30~90℃、相对湿度40~90%的恒温恒湿箱中自然干燥，制得薄膜；

（5）用质量分数为30~80%的醇溶液对步骤（4）制得薄膜进行不溶化处理：将薄膜浸泡于醇溶液中，醇溶液的用量以醇溶液刚刚全部浸没共混膜为准，然后在室温下使醇溶液自然挥发，再用去离子水充分浸洗至无醇，干燥，制得丝素蛋白-明胶共混膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述交联剂为京尼平。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述醇为多元醇。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述醇为乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳酸钠水溶液的质量分数为0.5~1%。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溴化锂水溶液的摩尔浓度为8.5~9.5mol/L。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的离心过滤是将丝素蛋白-溴化锂溶液稀释2~5倍，以转速3500r/min，离心5~10min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的透析是将离心过滤后的丝素蛋白-溴化锂溶液放入纤维素透析袋中封闭进行，透析条件为：温度5~12℃，透析时间72h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的浓缩方法为：在5~12℃温度，40~70%的相对湿度下，利用风速法将丝素蛋白-明胶混合溶液浓缩至其丝素蛋白质量分数为10~30%。