CN105079877B

CN105079877B - 丝素蛋白牙周补片及其制备方法

Info

Publication number: CN105079877B
Application number: CN201410212184.8A
Authority: CN
Inventors: 卢神州; 靳健
Original assignee: Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Current assignee: Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2018-04-24
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: CN105079877A

Abstract

本发明公开了一种丝素蛋白牙周补片及其制备方法。所述丝素蛋白牙周补片中包含60~90wt%丝素蛋白和10~40wt%氨基酸类物质；该丝素蛋白牙周补片的制备方法包括如下步骤：（a）以家蚕丝为原料，配制丝素蛋白溶液；以及，配制氨基酸溶液；（b）将丝素蛋白溶液和氨基酸溶液搅拌混合均匀，再将混合溶液注入模具中；（c）将注入有混合溶液的模具放入恒温恒湿箱中干燥，去除模具，得到所述丝素蛋白牙周补片。本发明的丝素蛋白牙周补片具有极佳的柔韧性、强度高、可生物降解，降解产物为氨基酸，不会产生免疫原性，具有吸收性，具有良好的组织相容性和血液相容性，可用于牙周组织的修复，同时制备工艺简单，成本低廉，适于进行规模化生产。

Description

丝素蛋白牙周补片及其制备方法

技术领域

本发明特别涉及一种以丝素蛋白为原料制备的、可应用于牙周病变后的丝素蛋白牙周补片及其制备方法，属于医用材料技术领域。

背景技术

牙周病是人类口腔两大类主要疾病之一，在我国和世界范围均有较高的患病率，己成为成年人拔牙的首要原因。牙周病的治疗一直是临床重点研究领域之一。牙周病的治疗不仅在于炎症消除，更重要的是在于使己破坏的牙周组织再生和形成牙周新附着。如何获得牙周组织完全再生，是至今尚未解决的难题，也是牙周病研究领域中的重要课题和突破点。牙周组织再生(GTR)技术是近年来根据Melcher(Journal of periodontology47,5(1976):256-260.)提出的牙周组织再生潜能理论发展起来的牙周病治疗方法。它是将屏障膜置于牙根瓣和处理过的根面之间，依靠牙周前体细胞迁移、分化、增殖，重新形成牙周组织，建立牙周新附着。屏障膜一般是采取游离皮片或皮瓣的自体组织移植法，或是将在根部膜缺损部位邻近位置上形成带蒂的膜瓣，这些方法都是在患者自身上取部分人体组织作为修复材料，移植到有缺损的口腔组织或创伤面上。这种传统的方法虽然在修复牙周时效果较好，但是一种拆东墙补西墙的方法。因此，研制一种人造牙周补片就成为目前牙周缺损治疗的关键。

目前，GTR屏障膜有多种，被实际使用的有：聚乳酸膜、透明质酸膜、壳聚糖膜、胶原膜等几种。聚乳酸膜包括聚乳酸与乙醇酸共聚物，或聚乳酸均聚物的膜，质脆，柔韧性、拉伸性差，与组织难以很好地贴合在一起。透明质酸膜、胶原膜的降解时间太短，不能在要求的时间内保持物理屏障作用，不适于需要长期(例如，约2周以上)与牙周组织周边隔离的情况。其他的例如水凝胶、电纺丝方法制备的牙周补片强度不够，合成高分子的提纯与降解有问题。理想的牙周补片应具有良好的生物相容性、还应具有一定的机械强度而便于实施操作等。因此，临床上期待着一种方便、安全、有效的牙周补片问世。

公开号为CN 1562388A的发明专利提供了一种口腔组织补片，其系由人的异体或哺乳类动物的膜状或片状组织经脱细胞处理而成的具有三维空间框架结构的细胞外基质(ECM)，可能带来病毒。

公开号为CN101791431A的发明专利以聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、胶原、改性壳聚糖等生物可降解聚合物或天然生物可降解高分子材料为原料，通过静电纺丝工艺，制备得到具有纳米结构的薄膜材料，在薄膜材料上负载生长因子，修复牙周组织，然而聚合物的降解产物为酸性，可能引起长期的炎症反应，而胶原、改性壳聚糖的降解时间较短，强度不够。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的主要目的在于提供一种丝素蛋白牙周补片及其制备方法，该牙周补片具有极佳的柔韧性，强度高，可生物降解，降解产物为氨基酸，不会产生免疫原性，具有吸收性，具有良好的组织相容性和血液相容性，可用于牙周组织的修复。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种丝素蛋白牙周补片，包含按质量百分比(wt％)计算的如下组分：丝素蛋白60～90％、氨基酸类物质5～40％。

一种丝素蛋白牙周补片的制备方法，包括：取含丝素蛋白和氨基酸类物质的混合溶液注入模具中，在恒温恒湿环境中干燥后去除模具，获得所述丝素蛋白牙周补片，并且所述丝素蛋白牙周补片包含60～90wt％丝素蛋白和5～40wt％氨基酸类物质。

在一较为优选的实施方案之中，所述制备方法可以包括如下步骤：

(a)以家蚕丝为原料，配制浓度为1～10wt％的丝素蛋白溶液；

以及，配制浓度为5～20wt％的氨基酸类物质溶液；

(b)将所述丝素蛋白溶液升温至25～35℃，并加入所述氨基酸类物质溶液混合均匀，再将形成的混合溶液注入模具中；

(c)将注入有所述混合溶液的模具置于恒温恒湿环境中干燥后，去除模具，获得所述丝素蛋白牙周补片。

进一步的，所述恒温恒湿环境优选为相对湿度为60～90％，温度为30～55℃的恒温恒湿环境。

进一步的，步骤(c)中所述的干燥时间为10～24h。

进一步的，所述氨基酸类物质可优选自小分子氨基酸类物质，所述小分子氨基酸类物质可优选自α-氨基酸，但不局限于此。

例如，所述α-氨基酸至少可选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、组氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、甲硫氨酸、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、脯氨酸中的任意一种或两种以上的任意组合。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：该丝素蛋白牙周补片是以丝素蛋白为基体材料，以氨基酸为交联增塑剂而制备获得，具有极佳的柔韧性、强度高、可生物降解，降解产物为氨基酸，不会产生免疫原性，具有吸收性，具有良好的组织相容性和血液相容性，可用于牙周组织的修复，同时该丝素蛋白牙周补片的制备工艺简单，成本低廉，适于进行规模化生产。

附图说明

图1是本发明一典型实施方案中一种丝素蛋白牙周补片的制备工艺流程图。

具体实施方式

如前所述，鉴于现有人造牙周补片材料的诸多缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，提出了本发明的技术方案，其中的一个方面提供了一种丝素蛋白牙周补片，另一个方面提供了所述丝素蛋白牙周补片的制备方法。

进一步的讲，本发明技术方案主要包括：是以丝素蛋白为基体材料，以氨基酸为交联增塑剂，制备获得所述牙周补片。

其中，所述丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，其含量约占蚕丝的70wt％～80wt％，并主要由多种氨基酸组成，其常见形态包括纤维、溶液、粉、膜以及凝胶等。所述丝素蛋白无毒、无刺激性，具有良好的生物相容性,能够促进人体细胞的生长，具有一定的生物可降解性，通过对多种生物材料的对比研究表明，丝素蛋白具有与胶原同等的体内、体外生物相容性(Biomaterials,2003,24(3):401–416)，因此其具有能够作为生物医用材料的应用潜能。在本发明中，丝素蛋白可以通过控制交联程度以及控制结晶度而达到降解可控的目的。

其中，所述氨基酸是蛋白质的基本组成单位，是构成动物营养所需蛋白质的基本物质，例如，生物体内的各种蛋白质是由20种基本氨基酸构成。在本发明中，加入的氨基酸类物质的结构与丝素蛋白的结构相似，可以与丝素蛋白形成蛋白氨基酸复合物，起到促使丝素蛋白不溶化的作用，也起到交联剂的效果，使硬而脆的丝素膜成为强而韧的材料，再通过控制成膜的温度与湿度，控制丝素蛋白的结晶度，最终还可达到控制降解时间的效果。同时，本发明中加入的氨基酸类物质还可以缓慢释放以提供组织再生所需要的营养物质如各类氨基酸，从而加速牙周组织的再生，亦即，本发明中加入的氨基酸类物质，特别是小分子氨基酸类物质可以复合丝素蛋白用于组织再生，不会影响丝素蛋白的生物相容性。

作为本发明的较佳实施方案之一，其提供的一种丝素蛋白牙周补片可以包含以质量百分比计算的如下组分：丝素蛋白60～90％，氨基酸类物质5～40％。

在一些尤为优选的实施方案中，所述丝素蛋白的含量为69～85wt％，氨基酸的含量为10～30wt％。

在一些较为优选的实施方案中，所述氨基酸类物质可选自但不限于甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、组氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、甲硫氨酸、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、脯氨酸中的一种或它们的任意组合。

在一些尤为优选的实施方案中，所述氨基酸类物质可以选用丝氨酸、脯氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、谷氨酰胺、精氨酸的一种或它们的任意组合。

又及，参阅图1，在本发明的一较为具体的典型实施案例中，所述及的一种丝素蛋白牙周补片的制备方法可以包括如下步骤：

(a)以家蚕丝为原料，配制质量浓度为1～10％的丝素蛋白溶液；

以及，配制质量浓度为5～20％的氨基酸溶液；

(b)将步骤(a)配制的丝素蛋白溶液在水浴中升温到25～35℃，然后加入步骤(a)配制的氨基酸溶液搅拌混合均匀，再将混合溶液注入模具中；

(c)将步骤(b)注入有混合溶液的模具放入恒温恒湿箱中，在相对湿度为60～90％，温度为30～55℃的环境中干燥10～24小时，去除模具，得到所述丝素蛋白牙周补片。

本发明的牙周补片能充分满足在外科手术中使用的需要，并有助于达到组织再生的效果，例如，在常温条件下(例如，37℃左右)本发明牙周补片在水中的溶失率小于2％，拉伸断裂强度大于10MPa，拉伸断裂伸长率大于5％。

以下将结合若干具体实施例对本发明的技术方案作详细介绍。

实施例1

1、首先将40克白厂丝放入2升质量浓度为0.2g/L的碳酸钠溶液中，于98～100℃处理0.5小时，重复3次，使蚕丝脱胶，取出充分洗涤并干燥后得到纯丝素蛋白纤维。称取10g纯丝素纤维溶解于100mL浓度为9.3mol/L的溴化锂溶液，在60±2℃的温度下缓慢搅拌溶解成丝素蛋白溴化锂混合溶液。

2、将所得的丝素蛋白溴化锂混合溶液装入透析袋中，用去离子水透析3天，去除溴化锂等杂质，得到纯的丝素蛋白溶液；调节丝素蛋白溶液浓度为30g/L，存放于温度为4～8℃冰箱中备用。

3、配置质量百分浓度10％的赖氨酸溶液，存放于温度为4～8℃冰箱中备用。

4、将丝素蛋白溶液在水浴中升温到25～35℃，然后加入赖氨酸溶液搅拌混合均匀，使赖氨酸质量百分含量为20％，将混合溶液倒入模具中。

5、将上述模具与混合溶液放入恒温恒湿箱中，相对湿度75％，温度为35℃的环境中干燥20小时，去除模具，得到丝素蛋白牙周补片。

本实施例所获丝素蛋白牙周补片的主要性能指标如表1所示(在温度约37℃的环境中测试，下同)。

表1

丝素蛋白水中溶失率(％)	拉伸断裂强度(MPa)	拉伸断裂伸长率(％)
			1.62±0.26	20.3±0.6	60.7±5.9

实施例2

1、将80g生丝放入4升质量浓度为0.05％的碳酸钠水溶液中，于98～100℃处理2小时，使生丝脱胶，取出充分洗涤后再次脱胶，得到纯丝素。将晾干后的纯丝素，用1L浓度为9.0mol/L的溴化锂溶液，在60±5℃的温度下加热溶解得到丝素蛋白溴化锂混合溶液。

2、将所得的丝素蛋白溴化锂混合溶液装入透析袋中，用去离子水透析3天，去除溴化锂等杂质，得到纯的丝素蛋白溶液；调节丝素蛋白溶液浓度为20g/L，存放于温度为4～8℃冰箱中备用。

3、配置质量百分浓度为20％的脯氨酸溶液，存放于温度为4～8℃冰箱中备用。

4、将丝素蛋白溶液在水浴中升温到23～35℃，然后加入脯氨酸溶液搅拌混合均匀，使脯氨酸质量百分含量为30％，将混合溶液倒入模具中。

5、将上述模具与混合溶液放入恒温恒湿箱中，相对湿度70％，温度为40℃的环境中干燥15小时，去除模具，得到丝素蛋白牙周补片。

本实施例所获丝素蛋白牙周补片的主要性能指标如表2所示。

表2

丝素蛋白水中溶失率(％)

拉伸断裂强度(MPa)

拉伸断裂伸长率(％)

1.5±0.20

16.5±0.5

80±9.5

实施例3

1、首先将40克白厂丝放入2升质量浓度为0.2g/L的碳酸氢钠、1g/L的十二烷基硫酸钠(SDS)混合溶液中，于98～100℃处理0.5小时，取出充分洗涤；然后再次放入2升质量浓度为0.2g/L的碳酸氢钠、1g/L的SDS混合溶液中，于98～100℃处理0.5小时，取出充分洗涤；接着放入400mL质量浓度为3g/L的木瓜蛋白酶溶液中，于60℃处理1h，使蚕丝脱胶，取出充分洗涤并干燥后得到纯丝素蛋白纤维。称取10g纯丝素纤维溶解于100mL浓度为9.3mol/L的溴化锂溶液，在60±2℃的温度下缓慢搅拌溶解成丝素蛋白溴化锂混合溶液。

2、将所得的丝素蛋白溴化锂混合溶液装入透析袋中，用去离子水透析3天，去除溴化锂等杂质，得到纯的丝素蛋白溶液；调节丝素蛋白溶液浓度为40g/L，存放于温度为4～8℃冰箱中备用。

3、配置质量百分浓度为精氨酸15％的溶液，存放于温度为4～8℃冰箱中备用；

4、将丝素蛋白溶液在水浴中升温到25～35℃，然后加入精氨酸溶液搅拌混合均匀，使精氨酸质量百分含量为30％，将混合溶液倒入模具中。

5、将上述模具与混合溶液放入恒温恒湿箱中，相对湿度80％，温度为50℃的环境中干燥12小时，去除模具，得到丝素蛋白牙周补片。

本实施例所获丝素蛋白牙周补片的主要性能指标如表3所示。

表3

丝素蛋白水中溶失率(％)	拉伸断裂强度(MPa)	拉伸断裂伸长率(％)
			1.32±0.12	30.5±0.7	70.8±6.7

实施例4

3、配置质量百分浓度为18％的甘氨酸溶液，存放于温度为4～8℃冰箱中备用；

4、将丝素蛋白溶液在水浴中升温到25～35℃然后加入甘氨酸溶液搅拌混合均匀，使甘氨酸质量百分含量为25％，将混合溶液倒入模具中。

本实施例所获丝素蛋白牙周补片的主要性能指标如表4所示。

表4

丝素蛋白水中溶失率(％)

拉伸断裂强度(MPa)

拉伸断裂伸长率(％)

1.9±0.18

31.6±0.7

10±6.4

实施例5

3、配置质量百分浓度为5％的丝氨酸溶液，存放于温度为4～8℃冰箱中备用。

4、将丝素蛋白溶液在水浴中升温到25～35℃，然后加入丝氨酸溶液搅拌混合均匀，使丝氨酸质量百分含量为40％，将混合溶液倒入模具中。

5、将上述模具与混合溶液放入恒温恒湿箱中，相对湿度60％，温度为55℃的环境中干燥10小时，去除模具，得到丝素蛋白牙周补片。

本实施例所获丝素蛋白牙周补片的主要性能指标如表5所示。

表5

丝素蛋白水中溶失率(％)

拉伸断裂强度(MPa)

拉伸断裂伸长率(％)

1.8±0.2

35.3±3.7

10±5.2

应当理解，以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims

1.一种丝素蛋白牙周补片的制备方法，其特征在于包括：

（a）以家蚕丝为原料，配制浓度为1~10wt%的丝素蛋白溶液；

以及，配制浓度为5~20wt%的氨基酸类物质溶液；

（b）将所述丝素蛋白溶液升温至25~35℃，并加入所述氨基酸类物质溶液混合均匀，再将形成的混合溶液注入模具中；

（c）将注入有所述混合溶液的模具置于恒温恒湿环境中干燥10~24h后，去除模具，获得所述丝素蛋白牙周补片，其中所述恒温恒湿环境是指相对湿度为60~90%，温度为30~55℃的恒温恒湿环境；并且所述丝素蛋白牙周补片包含60~90wt%丝素蛋白和5~40wt%氨基酸类物质，它在水中的溶失率小于2%，拉伸断裂强度大于10MPa，拉伸断裂伸长率大于5%，所述氨基酸类物质包括α-氨基酸，所述α-氨基酸至少选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、组氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、甲硫氨酸、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、脯氨酸中的任意一种或两种以上的任意组合。

2.根据权利要求1所述丝素蛋白牙周补片的制备方法，其特征在于所述丝素蛋白牙周补片包含按质量百分比计算的如下组分：丝素蛋白 69~85%，氨基酸类物质10~30%。

3.根据权利要求1所述丝素蛋白牙周补片的制备方法，其特征在于所述氨基酸类物质选自丝氨酸、脯氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、谷氨酰胺、精氨酸中的任意一种或两种以上的任意组合。