CN105544284A - 一种医用蚕丝纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种医用蚕丝纸及其制备方法，属于生物医用材料领域。该医用蚕丝纸为多层次网状结构，制备方法如下：1)天然蚕丝原料的处理(脱胶、干燥、粉碎)；2)浸浆，即将步骤1)得到的产物浸泡在碱溶液中；3)洗浆，即大量水洗涤步骤2)的产物；4)后处理，将步骤3)的产物与一定量的胶原蛋白溶液混合，再经筛网抄纸、轧纸、干燥等步骤制备出一种医用蚕丝纸。本发明工艺简单，有利于节能减排，生产成本低，适合产业化生产。所制备的蚕丝纸降解性可控、生物相容性好、吸水性强、可塑性好，且力学强度满足医用膜临床要求，在创伤敷料、组织工程及药物缓释载体等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种医用蚕丝纸及其制备方法

技术领域

发明涉及一种医用蚕丝纸的制备方法，具体涉及一种不溶性丝素蛋白膜的制备方法，该方法简单稳定，可广泛应用于生物、医学领域。

背景技术

蚕丝是熟蚕结茧时分泌丝液凝固而成的连续长纤维，由丝素和包裹在丝素外围的丝胶组成，其中丝素是纤维的主体，也称“天然丝”。丝素蛋白因其良好的生物相容性而成为一种具有广阔开发应用潜力的医用材料，以丝素蛋白制成的丝素膜在生物医药领域的研究备受关注。目前丝素蛋白膜的制备和应用已经成为生物材料领域研究的热点。

张幼珠等(丝绸,1999,(8):29-30.)通过流延法制备出丝素创面保护膜，该膜具有优异的柔韧性、透水透气性、及生物相容性，所混合的药物可从膜中先快后慢的释放出来，具有抑菌杀菌、保护创面的作用。Song等(OralSurgery,OralMedicine,OralPathology,OralRadiology,andEndodontology,2011,112(6):e26-e33.)将得到的丝素蛋白膜用于兔颅骨缺损模型的骨引导再生，结果显示，使用丝素蛋白膜的实验组颅骨缺损处新骨再生明显优于无膜覆盖的对照组，充分证明丝素蛋白可用于骨引导再生膜的制备。Min等(Biomaterials,2004,25(7):1289-1297.)制备了丝素蛋白静电纺丝多孔支架材料，并研究发现由纳米纤维组成的支架材料表现出良好的生物相容性，能很好的促进角质细胞的吸附、生长与繁殖。

丝素本身属于蛋白质类的纤维材料，可保留丝素纤维形态，将其作为一种特殊的制浆造纸原材料来进行处理，巧妙地避免丝素蛋白溶解步骤。且丝素蛋白具有丰富的原纤结构，打浆处理后丝素表面的羟基和氨基数会明显增加，进而增强纤维成纸时的结合力，同时使得丝素纤维在成纸时有着良好的纤维交织能力。中国专利(201310148989.6)制备出了质量优良的丝素纸。

胶原蛋白是哺乳动物体内含量最丰富的蛋白质，主要存在于结缔组织中，能与细胞结合成功能不同的组织。胶原纤维分子中含有大量的羧基、氨基、羟基，而丝素蛋白中也含有大量羟基和少量羧基，这两种天然高分子中含有许多的活性基团和活性部位，可通过化学或物理的方法制成复合材料，而且胶原蛋白具有良好的生物相容性，在生物材料领域广泛应用。如若将胶原蛋白与丝素蛋白的混合使用，不仅能够达到临床要求的效果，更能突破因传统医用膜(如胶原膜和传统丝素膜)空间稳定性差、机械强度低造成的应用限制，同时也能提升膜材料的生物相容性。LuyuanYang等(BiomedicalMaterials,015,10(2):025003.)通过对照实验证明胶原蛋白能够促进细胞在丝素蛋白膜表面的贴附和增殖，提高丝素蛋白膜的生物相容性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种工艺简单、重复性好、无毒性、生物相容性好，适用于生物医学材料领域的蚕丝纸及其制备方法。该蚕丝纸为多层次网状结构，厚度为90～300μm，干态断裂强度为8～45MPa，湿态断裂强度为0.3～10MPa。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

蚕丝纸的制备包括以下步骤：

1)将2～3g蚕丝在200～300mL质量百分比浓度为0.5～1％的Na₂CO₃溶液中煮沸脱胶，干燥后得到纯的丝素蛋白纤维；

2)将丝素蛋白纤维处理成边长0.3～3cm的碎片；

3)将丝素蛋白纤维碎片浸入水浴加热温度为60～80℃的40～125mLNaOH溶液中，NaOH溶液浓度控制为0.005～0.02g/mL，静置5～75min，得到固液混合物；

4)将步骤3)得到的混合物倒入1L体积百分比浓度为0.01～0.2％的稀盐酸溶液中以终止反应，筛网过滤去除上清液，得到絮状物；

5)用水重悬步骤4)得到的絮状物，继续过滤去上清液，重复此步骤2～3次至重悬液的pH接近7；

6)筛网过滤，并挤压除去步骤5)得到的丝素蛋白表层的水分；

7)将步骤6)得到的产物充分浸泡在10～30mL浓度为0.005～0.05g/mL胶原蛋白生物高分子溶液中；

8)打浆：使用打浆机将步骤7)中得到的丝素蛋白与胶原蛋白溶液的混合物打浆1～10min；

9)筛网抄纸：将步骤8)得到的产物全部倒入纸张成型器的料筒，打开放水阀进行抽滤成型；

10)轧纸：在湿纸面上垫上洗涤布，用压纸辊自然滚压后，连同网片、湿纸、布一同取下，翻转磕扣在工作台面上，在湿纸上再覆盖洗涤布，用压纸辊自然滚压；

11)干燥：将湿纸连同洗涤布一起放入真空干燥器内，90～110℃温度下干燥2～10min，取出后即得蚕丝纸。

所述的一种医用蚕丝纸的制备方法，其特征在于步骤2)中，脱胶后的丝素被切成边长为0.3～3cm的碎片，优选1～1.5cm，0.3～0.5cm；

所述的一种医用蚕丝纸的制备方法，其特征在于步骤3)中，NaOH溶液浓度为0.005～0.02g/mL，优选0.015g/mL；

所述的一种医用蚕丝纸的制备方法，其特征在于步骤3)中，水浴温度为60～80℃，优选60℃和80℃；

所述的一种医用蚕丝纸的制备方法，其特征在于步骤8)中，胶原蛋白溶液的浓度为0.005～0.05g/mL，优选0.05g/mL；胶原蛋白溶液的用量为10～30ml，优选20ml；所用的生物高分子还可以为明胶、透明质酸钠、醋酸纤维素钠、壳聚糖、海藻素钠中的一种或几种的组合，浓度均为0.005～0.05g/mL。

本发明中蚕丝纸结构层次丰富、吸水性好、具有良好的再加工性，可用作流体的吸附材料、药物载体或作为具有广泛再加工性的纸型蛋白材料而应用于生物、医药及其他领域。本发明原材料易得、成本较低、方法简单、适于批量生产。

本发明的有益效果是：

本发明所述蚕丝纸的制备避免了丝素蛋白的溶解过程，降低了蚕丝纳米纤维结构被破坏的程度，有效保留了丝素的天然纤维的形态和特性。

本发明反应条件温和、制备工艺简单、重复性好，适于工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例1所得产物的扫描电镜图片。

图2为本发明实施例2所得产物的扫描电镜图片。

图3为本发明实施例3所得产物的扫描电镜图片。

图4为本发明实施例4所得产物的扫描电镜图片。

图5为本发明实施例1所得产物的FTIR图谱。

具体实施方式

为了使本发明更加容易理解以及技术方案、优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，下列实施例中未提及的具体实验方法，通常按常规实验方法进行。

实施例1

家蚕蚕茧在质量百分比浓度为0.5％的Na₂CO₃溶液中(浴比为1:100)煮沸脱去丝胶2～3次，30min/次，然后在去离子水中煮沸脱胶30min，再用去离子水清洗干净，37℃干燥。利用切割机将干燥后的丝素切成1～1.5cm大小的碎片，将切好后的丝素置于配制好的0.015g/mLNaOH溶液中(浴比为1:50)，80℃水浴加热，静置3min，用体积百分比浓度为0.2％稀盐酸终止反应，筛网过滤去清液后，再用大量水重悬，重复2～3次。将得到的丝素蛋白充分浸泡在0.005g/mL的胶原蛋白溶液中12h，充分吸胀，打浆5min后倒入已有8L水的纤维素抄片机的料筒，静置片刻，待丝素短纤维分散均匀后打开放水阀进行抽滤，丝素在筛网上成型。开启料筒，在成型面上垫上涤棉布，用压纸辊自然滚压后，连同网片整体取下，翻转磕扣在工作台面上，在湿纸上面覆盖涤棉布，用压纸辊自然滚压，再转移至真空纸样干燥器中106℃干燥5min，即得到成型的丝素纸。

实施例1所得蚕丝纸进行场发射扫描电镜分析如图1所示，红外分析如图5所示，得到的蚕丝纸的主要材料性能参数如表1所示。

表1

实施例2

家蚕蚕茧在质量百分比浓度为0.5％的Na₂CO₃溶液中(浴比为1:100)煮沸脱去丝胶2～3次，30min/次，然后在去离子水中煮沸脱胶30min，再用去离子水清洗干净，37℃干燥。利用切割机将干燥后的丝素切成1～1.5cm大小的碎片，将切好后的丝素置于配制好的0.015g/mLNaOH溶液中(浴比为1:50)，80℃水浴加热，静置5min，体积百分比浓度为0.2％稀盐酸终止反应，筛网过滤去清液后，再用大量水重悬，重复2～3次。将得到的丝素蛋白充分浸泡在0.005g/mL胶原蛋白溶液中12h，充分吸胀，打浆3min后倒入已有8L水的纤维素抄片机的料筒，静置片刻，待丝素短纤维分散均匀后打开放水阀进行抽滤，丝素在筛网上成型。开启料筒，在成型面上垫上涤棉布，用压纸辊自然滚压后，连同网片整体取下，翻转磕扣在工作台面上，在湿纸上面覆盖涤棉布，用压纸辊自然滚压，再转移至真空纸样干燥器中106℃干燥5min，即得到成型的蚕丝纸。

实施例2所得蚕丝纸进行场发射扫描电镜分析如图2所示，得到的蚕丝纸的主要材料性能参数如表2所示。

表2

实施例3

家蚕蚕茧在质量百分比浓度为0.5％的Na₂CO₃溶液中(浴比为1:100)煮沸脱去丝胶2～3次，30min/次，然后在去离子水中煮沸脱胶30min，再用去离子水清洗干净，37℃干燥。利用切割机将干燥后的丝素切成0.3～0.5cm大小的碎片，将切好后的丝素置于配制好的0.015g/mLNaOH溶液中(浴比为1:50)，60℃水浴加热，静置60min，体积百分比浓度为0.2％稀盐酸终止反应，筛网过滤去清液后，再用大量水重悬，重复2～3次。将得到的丝素蛋白充分浸泡在0.005g/mL胶原蛋白溶液中12h，充分吸胀，打浆5min后倒入已有8L水的纤维素抄片机的料筒，静置片刻，待丝素短纤维分散均匀后打开放水阀进行抽滤，丝素在筛网上成型。开启料筒，在成型面上垫上涤棉布，用压纸辊自然滚压后，连同网片整体取下，翻转磕扣在工作台面上，在湿纸上面覆盖涤棉布，用压纸辊自然滚压，再转移至真空纸样干燥器中106℃干燥3min，即得到成型的蚕丝纸。

实施例3所得蚕丝纸进行场发射扫描电镜分析如图3所示，得到的蚕丝纸的主要材料性能参数如表3所示。

表3

实施例4

家蚕蚕茧在质量百分比浓度为0.5％的Na₂CO₃溶液中(浴比为1:100)煮沸脱去丝胶2～3次，30min/次，然后在去离子水中煮沸脱胶30min，再用去离子水清洗干净，37℃干燥。利用切割机将干燥后的丝素切成0.3～0.5cm大小的碎片，将切好后的丝素置于配制好的0.015g/mLNaOH溶液中(浴比为1:50)，60℃水浴加热，静置75min，体积百分比浓度为0.2％稀盐酸终止反应，筛网过滤去清液后，再用大量水重悬，重复2～3次。将得到的丝素蛋白充分浸泡在0.005g/mL胶原蛋白溶液中12h，充分吸胀，打浆5min后倒入已有8L水的纤维素抄片机的料筒，静置片刻，待丝素短纤维分散均匀后打开放水阀进行抽滤，丝素在筛网上成型。开启料筒，在成型面上垫上涤棉布，用压纸辊自然滚压后，连同网片整体取下，翻转磕扣在工作台面上，在湿纸上面覆盖涤棉布，用压纸辊自然滚压，再转移至真空纸样干燥器中106℃干燥3min，即得到成型的蚕丝纸。

实施例4所得蚕丝纸进行场发射扫描电镜分析如图4所示，得到的蚕丝纸的主要材料性能参数如表4所示。

表4

注：表1、2、3、4中的降解率均为丝素纸于PBS中37℃孵育4周后溶液中的蛋白浓度。

Claims (4)

1.一种医用蚕丝纸，其特征是：所述医用蚕丝纸为多层次网状结构，厚度为90～300μm，干态断裂强度为8～45MPa，湿态断裂强度为0.3～10MPa。

2.一种如权利要求1所述的医用蚕丝纸的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将2～3g蚕茧在200～300mL质量百分比浓度为0.5～1％的Na₂CO₃溶液中煮沸脱胶，干燥后得到纯的丝素蛋白纤维；

(2)将丝素蛋白纤维处理成边长0.3～3cm的碎片；

(3)将丝素蛋白纤维碎片浸入水浴加热温度为60～80℃的40～125mLNaOH溶液中，NaOH溶液浓度控制为0.005～0.02g/mL，静置5～75min，得到固液混合物；

(4)将步骤(3)得到的混合物倒入1L体积百分比浓度为0.01～0.2％的稀盐酸溶液中以终止反应，筛网过滤去除上清液，得到絮状物；

(5)用水重悬步骤(4)得到的絮状物，继续过滤去上清液，重复此步骤2～3次至重悬液的pH接近7；

(6)筛网过滤，并挤压除去步骤(5)得到的丝素蛋白表层的水分；

(7)将步骤(6)得到的产物充分浸泡在10～30mL浓度为0.005～0.05g/mL胶原蛋白生物高分子溶液中；

(8)打浆：使用打浆机将步骤(7)中得到的丝素蛋白与胶原蛋白溶液的混合物打浆1～10min；

(9)筛网抄纸：将步骤(8)得到的产物全部倒入纸张成型器的料筒，打开放水阀进行抽滤成型；

(10)轧纸：在湿纸面上垫上洗涤布，用压纸辊自然滚压后，连同网片、湿纸、布一同取下，翻转磕扣在工作台面上，在湿纸上再覆盖洗涤布，用压纸辊自然滚压；

(11)干燥：将湿纸连同洗涤布一起放入真空干燥器内，90～110℃温度下干燥2～10min，取出后即得蚕丝纸。

3.根据权利要求2所述的医用蚕丝纸的制备方法，其中步骤(7)所用的胶原蛋白分子量为10万以上。

4.根据权利要求2所述的医用蚕丝纸的制备方法，其中步骤(7)所用的生物高分子不限于胶原蛋白，还可以为明胶、透明质酸钠、醋酸纤维素钠、壳聚糖、海藻素钠中的一种或几种的组合，且所加生物高分子的浓度为0.005～0.05g/mL。