CN106046133A - 一种丝素蛋白的溶解方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种丝素蛋白的溶解方法，将丝素与溶剂在冷冻温度混合，并保持冷冻一定时间，再在室温下解冻；循环冷冻‑解冻2‑6次即得到丝素蛋白溶液；所述溶剂为氢氧化钠/尿素、氢氧化钠/硫脲、氢氧化锂/尿素或者氢氧化锂/硫脲的水溶液。本发明通过冷冻‑解冻法低温溶解丝素蛋白，制备的丝素蛋白溶液浓度为8wt％～20wt％。本发明可用于制备纤维、凝胶、膜、纤维支架、组织工程支架等材料。

Description

一种丝素蛋白的溶解方法
技术领域
本发明属丝素蛋白溶液制备技术领域，涉及一种丝素蛋白的溶解方法，特别是涉及一种低温溶解得到丝素蛋白溶液的方法，具体是一种循环冷冻-解冻法溶解得到丝素蛋白溶液的方法。
背景技术
蚕丝是人类最早开始利用的动物纤维之一，凭借其亮丽色泽、透气、吸湿、手感佳等优点，受到人类的青睐。随着不断深入地研究，人们对其开发利用的方面也不断拓宽，逐渐延伸到食品发酵、生物制药、环境保护、能源利用等领域。
Camille等(Camille D,George W M.Method of making silk products[P].USPatent:1936753,1933-11-28.)采用无机强酸溶解丝素，虽然可以完全降解丝素，但是反应条件激烈，对氨基酸破坏严重，水解程度难以控制，对人体有危害，不可用于生物医用方面。董凤春等(董凤春，潘志娟，贾永堂.栗蚕丝素的溶解性研究[J].丝绸,2007,5(1):21-3.)和陶俊逸等(陶俊逸，邵骏骅，张海萍，邓连霞，朱良均.蚕丝蛋白制备方法的研究.[J].蚕桑通报,2012,43(3):18-21.)使用氢氧化钠溶解蚕丝，反应温度较高，而且得到的丝素蛋白的分子量较小。还有一些科研人员使用酶溶解丝素，虽然水解条件温和，但是酶具有专一性，而且会使丝素发生水解(陈杰.天然丝素蛋白的酶水解研究[D].苏州；苏州大学,2001.)。目前常用的为盐及盐醇溶解体系，主要有40％的氯化钙(CaCl2)溶液(田三德，解尚云，潘婕.丝素蛋白的制备与脱盐研究[J].食品科技,2006,1，117-20.)；60℃时浓度为9.3mol/L的溴化锂(LiBr)溶液(Lock,R L.Process for making silk fibroin fibers[P].US Patent:5252285,1993-10-20.)；摩尔比为1:2:8的氯化钙-乙醇-水三元溶解体系(Li M Z,Zhang CS,Lu S Z,et al.Study on porous silk fibroin materials:3.Influence of repeatedfreeze-thawing on the structure and properties of porous silk fibroinmaterials[J].Polymers for Advanced Technologies,2002,13(8):605-10.)。使用氯化钙溶液溶解丝素时，丝素的肽键会受到一定程度的破坏，随着煮沸时间的延长，丝素的分子量明显降低。Wang等(Wang Q,Chen Q,Yang Y,et al.Effect of Various DissolutionSystems on the Molecular Weight of Regenerated Silk Fibroin[J].Biomacromolecules,2013,14(1):285-89.)对比了溴化锂和氯化钙/乙醇/水三元体系的溶解效果，结果显示溴化锂对丝素蛋白的降解力度更小。Cho等(Cho H J,Ki C S,Oh H,etal.Molecular weight distribution and solution properties of silk fibroinswith different dissolution conditions[J].International Journal of BiologicalMacromolecules,2012,51(3):336-41.)采用凝胶色谱法测丝素蛋白溶液的分子量分布，结果显示丝素蛋白溶液的分子量比较高。但是，溴化锂的价格较贵、有毒性。此外，这些体系溶解得到的丝素蛋白分子量降解较大，主要分布在10万以下，不利于后续制品，如丝、膜、凝胶、纤维支架、组织工程支架的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种丝素蛋白的溶解方法，特别是提供一种低温溶解得到丝素蛋白溶液的方法，具体是提供一种循环冷冻-解冻法溶解得到丝素蛋白溶液的方法。本发明低温溶解丝素蛋白后的溶液可用于制备丝、凝胶、膜、纤维支架、组织工程支架等材料。
本发明的一种丝素蛋白的溶解方法，将丝素与溶剂在冷冻温度混合，并保持冷冻一定时间，再在室温下解冻；循环冷冻-解冻2-6次即得到丝素蛋白溶液；
所述溶剂为氢氧化钠/尿素、氢氧化钠/硫脲、氢氧化锂/尿素或者氢氧化锂/硫脲的水溶液；
所述冷冻温度为-20～-10℃。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种丝素蛋白的溶解方法，所述保持冷冻一定时间是指在-20～-10℃保持3～5小时。
如上所述的一种丝素蛋白的溶解方法，所述混合时，伴以搅拌。
如上所述的一种丝素蛋白的溶解方法，所述解冻时，伴以搅拌。
如上所述的一种丝素蛋白的溶解方法，所述丝素与溶剂的质量比为3～10:100。
如上所述的一种丝素蛋白的溶解方法，所述溶剂为氢氧化钠和尿素的水溶液时，氢氧化钠的浓度为6wt％～25wt％，尿素的浓度为15wt％～30wt％；所述溶剂为氢氧化钠和硫脲的水溶液时，氢氧化钠的浓度为9wt％～25wt％，硫脲的浓度为2wt％～13wt％；所述溶剂为氢氧化锂和尿素的水溶液时，氢氧化锂的浓度为6wt％～15wt％，尿素的浓度为15wt％～30wt％；所述溶剂为氢氧化锂和硫脲的水溶液时，氢氧化锂的浓度为6wt％～15wt％，硫脲的浓度为3wt％～15wt％。
本发明又提供了一种溶解丝素蛋白的溶剂，所述溶剂为氢氧化钠/尿素、氢氧化钠/硫脲、氢氧化锂/尿素或者氢氧化锂/硫脲的水溶液。
如上所述的一种溶解丝素蛋白的溶剂，所述溶剂为氢氧化钠和尿素的水溶液时，氢氧化钠的浓度为6wt％～25wt％，尿素的浓度为15wt％～30wt％；所述溶剂为氢氧化钠和硫脲的水溶液时，氢氧化钠的浓度为9wt％～25wt％，硫脲的浓度为2wt％～13wt％；所述溶剂为氢氧化锂和尿素的水溶液时，氢氧化锂的浓度为6wt％～15wt％，尿素的浓度为15wt％～30wt％；所述溶剂为氢氧化锂和硫脲的水溶液时，氢氧化锂的浓度为6wt％～15wt％，硫脲的浓度为3wt％～15wt％。
本发明还提供了一种采用上述溶解方法制得的溶液经静电纺丝得到的再生丝素蛋白纤维支架，所述再生丝素蛋白纤维支架的拉伸强度为3～12MPa，断裂伸长率为2～6％，孔径分布均匀，孔隙率为58～85％，通过在纤维支架上面培养细胞发现细胞在上面粘附比较牢固，说明其生物相容性较好。
如上所述的再生丝素蛋白纤维支架，所述静电纺丝用的丝素蛋白溶液经过离心、抽滤、透析和浓缩后使用。本发明将溶解得到的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1～3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到25wt％～35wt％时，再使用静电纺丝设备进行纺丝，纺丝电压为15～25kV,纺丝速率为0.5～1.2mL/h，喷丝头至接收板的距离为8～15cm，纺出丝素蛋白纤维支架后，将其放置在体积分数为80～90％的乙醇水溶液中后处理25～35min，室温下放置至干燥，最终得到丝素蛋白纤维支架。
本发明还提供了一种采用上述溶解方法制得的溶液经过湿法纺丝得到再生丝素蛋白纤维的方法，所述再生丝素蛋白纤维经过后处理后的拉伸强度为150～250MPa，断裂伸长率为30～55％。
如上所述的再生丝素蛋白纤维，所述的湿法纺丝是以乙醇水溶液为凝固浴，将离心、抽滤、透析和浓缩后的丝素蛋白溶液，采用湿法纺丝得到纤维单丝。本发明将溶解得到的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1～3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，透析后将其浓缩到丝素蛋白浓度为12～30wt％，以乙醇水溶液为凝固浴，使用湿法纺丝装置得到再生丝素蛋白纤维。
本发明还提供了一种采用上述溶解方法制得的溶液经过浇注法得到的再生丝素蛋白膜，所述再生丝素蛋白膜的拉伸强度为5～7MPa，断裂伸长率为15～23％，亲水性较好。
如上所述的再生丝素蛋白膜，所述的浇注法使用的丝素蛋白溶液经过离心、抽滤和浓缩后使用。本发明将溶解得到的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1～3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将其倒入特定模具中，室温条件下放置18～30h干燥成膜，将丝素蛋白膜从模具中剥离，在干燥器中继续干燥40～50h后剪裁成为所需形状，再在体积分数为80～90％的乙醇中浸泡处理25～35min，室温下放置至干燥，即可得到再生丝素蛋白膜。
本发明还提供了一种采用上述溶解方法制得的溶液制备成为凝胶，所述凝胶的压缩强度达到2.5～3.5KPa，且药物在其中的释放效果较好。
如上所述的再生丝素蛋白凝胶，所述的丝素蛋白溶液经过离心、抽滤、透析和浓缩后使用。本发明将溶解得到的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1～3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到8wt％～14wt％时，放入保鲜膜封口的烧杯中，在16～24℃下放置6～8d即可得到凝胶。
本发明还提供了一种采用上述溶解方法制得的溶液经冷冻干燥得到的再生丝素蛋白组织工程支架材料，所述的再生丝素蛋白组织工程支架材料的压缩率为6％～30％，平均孔径为30～200μm，孔隙率为35％～45％。
本发明将溶解得到的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1～3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到丝素蛋白浓度为25wt％～35wt％时，放置在-20～-30℃条件下冷冻3～6h，再将冷冻干燥样品放入台式冷冻干燥机在-45～-55℃下，干燥24～36h后取出，再进行乙醇水溶液后处理，晾干后即可得到组织工程支架。
由于单次溶解，溶液溶解的丝素蛋白的量有限，为了后续制品制备过程中更快地浓缩到要求浓度，所以采用循环溶解方法，以溶解更多的丝素蛋白。
氢氧化钠/尿素、氢氧化钠/硫脲、氢氧化锂/尿素或者氢氧化锂/硫脲作为无衍生物生成的溶解体系可以打破丝素的分子内和分子间氢键，且阻止丝素大分子的相互靠近，从而使得丝素大分子良好分散形成溶液。
含有Li+或Na+的溶剂分子具有相对较小的离子半径和较强的电荷密度，Li+或Na+与水紧密结合可以形成稳定的、体积较大的水合离子。通常，OH-以[OH(H2O)n]-的水合离子形式存在于NaOH/LiOH溶液中，Na+以[Na(H2O)m]+的水合离子形式存在于NaOH溶液中。室温下，自由水和结晶水之间的快速转化使[OH(H2O)n]-和[Na(H2O)m]+很难维持在稳定结构。然而，低温下自由水和结晶水之间较低的转化速度使络合离子能够维持稳定的结构。因此，丝素-NaOH-尿素体系在-20～-10℃(非常接近于溶解体系的熔点)下，[OH(H2O)n]-和[Na(H2O)m]+水合离子更易与丝素分子链的羟基相连，形成氢键配体络合物，并稳定在羟基周围，从而导致丝素分子内和分子间氢键的断裂。其中，分子间氢键的解离会使不溶于水的β-折叠片层结构转变为水溶性的α-螺旋结构或无规线团结构；分子间氢键的解离会使水溶性的α-螺旋结构转变为同样为水溶性的无规线团结构。因此，氢键的解离使丝素分子得以溶解。
虽然，在丝素的溶解过程中，NaOH/LiOH破坏了丝素分子间和分子内的氢键，使丝素分子链彼此分开，同时也导致丝素分子疏水部分暴露在溶剂中。丝素分子这些疏水部分的聚集容易使丝素分子间的氢键再次重构，再次转变为非水溶性的β-折叠片层结构。此时，尿素或者硫脲分子在丝素疏水部分组装，减少了丝素分子疏水部分直接与溶剂接触，使得丝素疏水端自聚集的倾向减小。尿素/硫脲再和NaOH/LiOH结合，形成以尿素/硫脲为壳，包含丝素-NaOH/LiOH的蠕虫状包合物，此包合物在阻止丝素分子自聚和维持溶液的稳定性方面起了重要作用，使丝素溶解能力更强，得到的溶液更稳定，更不易于凝胶。
上述溶解过程中，单次溶解丝素的量较少，为了溶解较多的丝素，需采用循环冷冻-解冻溶解方法。
本发明的再生丝素蛋白组织工程支架材料的制备过程用到了冷冻干燥，该冷冻干燥的冷冻是不同于本发明的循环冷冻-解冻过程进行溶解中的冷冻的：冷冻干燥是在水溶液的冰点以下进行的，在该温度下液态水转化成固态冰，然后在真空下固态冰直接升华而除去。丝素与NaOH/LiOH、尿素/硫脲水溶液的混合物在冷冻干燥温度下为固态，溶液中的水变为固态冰，无法和Na+/Li+形成水合离子，从而无法和丝素的羟基作用，丝素的链段无法运动，其分子内和分子间的氢键不会发生解离和重构。因此，在冷冻干燥过程中，该溶液不会溶解丝素蛋白。有益效果：
本发明采用多组分溶剂低温溶解丝素蛋白，后续制品的性能较好。此外，溶解过程是物理过程，废液容易回收循环使用。对设备的要求比较低，可行性高。本发明以氢氧化钠、尿素、硫脲和水为原料，价格十分便宜，操作简单方便，对环境无污染。因此具有明显的创新和广阔的用途。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，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。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的一种溶解丝素蛋白的溶剂，为氢氧化钠/尿素、氢氧化钠/硫脲、氢氧化锂/尿素或者氢氧化锂/硫脲的水溶液。
所述溶剂为氢氧化钠和尿素的水溶液时，氢氧化钠的浓度为6wt％～25wt％，尿素的浓度为15wt％～30wt％；
所述溶剂为氢氧化钠和硫脲的水溶液时，氢氧化钠的浓度为9wt％～25wt％，硫脲的浓度为2wt％～13wt％；
所述溶剂为氢氧化锂和尿素的水溶液时，氢氧化锂的浓度为6wt％～15wt％，尿素的浓度为15wt％～30wt％；
所述溶剂为氢氧化锂和硫脲的水溶液时，氢氧化锂的浓度为6wt％～15wt％，硫脲的浓度为3wt％～15wt％。
实施例1
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为3:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-20℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化钠和尿素的水溶液，氢氧化钠的浓度为6wt％，尿素的浓度为15wt％；并在-20℃下保持冷冻3小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻2次得到浓度为8wt％的丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白纤维支架的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的2.5倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到25wt％时，再使用静电纺丝设备进行纺丝，纺丝电压为15kV，纺丝速率为0.5mL/h，喷丝头至接收板的距离为8cm，纺出丝素蛋白纤维支架后，将其放置在体积分数为80％的乙醇水溶液中后处理30min，室温下晾干，最终得到丝素蛋白纤维支架。
再生丝素蛋白纤维支架的拉伸强度为12MPa，断裂伸长率为2％，孔径分布均匀，孔隙率为58％，通过在纤维支架上面培养细胞发现细胞在上面粘附比较牢固，生物相容性较好。
实施例2
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为10:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-10℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化钠和硫脲的水溶液，氢氧化钠的浓度为9wt％，硫脲的浓度为2wt％；并在-10℃下保持冷冻5小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻6次得到浓度为20wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白纤维支架的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到35wt％时，再使用静电纺丝设备进行纺丝，纺丝电压为25kV，纺丝速率为1.2mL/h，喷丝头至接收板的距离为15cm，纺出丝素蛋白纤维支架后，将其放置在体积分数为90％的乙醇水溶液中后处理25min，室温下晾干，最终得到丝素蛋白纤维支架。
再生丝素蛋白纤维支架的拉伸强度为10MPa，断裂伸长率为6％，孔径分布均匀，孔隙率为85％，通过在纤维支架上面培养细胞发现细胞在上面粘附比较牢固，生物相容性较好。
实施例3
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为5:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-15℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化锂和硫脲的水溶液时，氢氧化锂的浓度为6wt％，硫脲的浓度为3wt％；并在-15℃下保持冷冻4小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻6次得到浓度为12wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白纤维支架的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到30wt％时，再使用静电纺丝设备进行纺丝，纺丝电压为21kV，纺丝速率为0.8mL/h，喷丝头至接收板的距离为10cm，纺出丝素蛋白纤维支架后，将其放置在体积分数为90％的乙醇水溶液中后处理35min，室温下晾干，最终得到丝素蛋白纤维支架。
再生丝素蛋白纤维支架的拉伸强度为3MPa，断裂伸长率为4％，孔径分布均匀，孔隙率为78％，通过在纤维支架上面培养细胞发现细胞在上面粘附比较牢固，生物相容性较好。
实施例4
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为8:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-15℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化锂和尿素的水溶液时，氢氧化锂的浓度为6wt％，尿素的浓度为15wt％；并在-20℃下保持冷冻3小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻3次得到浓度为18wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白纤维的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到12wt％时；以体积分数为90％的乙醇为凝固浴，采用湿法纺丝得到再生丝素蛋白纤维。
再生丝素蛋白纤维的拉伸强度为150MPa，断裂伸长率为30％。
实施例5
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为7:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-15℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化钠和尿素的水溶液时，氢氧化钠的浓度为25wt％，尿素的浓度为30wt％；并在-20℃下保持冷冻4小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻3次得到浓度为15wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白纤维的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的2.5倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到30wt％时；以体积分数为80％的乙醇为凝固浴，采用湿法纺丝得到再生丝素蛋白纤维。
再生丝素蛋白纤维的拉伸强度为250MPa，断裂伸长率为55％。
实施例6
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为6:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-15℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化钠和硫脲的水溶液时，氢氧化钠的浓度为25wt％，硫脲的浓度为13wt％；并在-20℃下保持冷冻4小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻2次得到浓度为12wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白纤维的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1.2倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到20wt％时；以体积分数为85％的乙醇为凝固浴，采用湿法纺丝得到再生丝素蛋白纤维。
再生丝素蛋白纤维的拉伸强度为200MPa，断裂伸长率为45％。
实施例7
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为8:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-15℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化钠和尿素的水溶液时，氢氧化钠的浓度为25wt％，尿素的浓度为30wt％；并在-20℃下保持冷冻4小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻3次得到浓度为15wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白膜的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1.5倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；利用浇注法将其倒入特定模具中，室温条件下放置27h干燥成膜，将丝素蛋白膜从模具中剥离，在干燥器中继续干燥43h后剪裁成为所需形状，再在体积分数为80％的乙醇中浸泡处理30min，室温下放置至干燥，即可得到再生丝素蛋白膜。
再生丝素蛋白膜的拉伸强度为6.3MPa，断裂伸长率为17.2％，亲水性较好。
实施例8
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为6:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-15℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化锂和尿素的水溶液时，氢氧化锂的浓度为15wt％，尿素的浓度为30wt％；并在-15℃下保持冷冻5小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻4次得到浓度为15wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白膜的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的2.3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；利用浇注法将其倒入特定模具中，室温条件下放置24h干燥成膜，将丝素蛋白膜从模具中剥离，在干燥器中继续干燥50h后剪裁成为所需形状，再在体积分数为85％的乙醇中浸泡处理32min，室温下放置至干燥，即可得到再生丝素蛋白膜。
再生丝素蛋白膜的拉伸强度为5MPa，断裂伸长率为15％，亲水性较好。
实施例9
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为9:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-16℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化锂和硫脲的水溶液时，氢氧化锂的浓度为15wt％，硫脲的浓度为15wt％；并在-15℃下保持冷冻5小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻4次得到浓度为10wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白膜的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；利用浇注法将其倒入特定模具中，室温条件下放置18h干燥成膜，将丝素蛋白膜从模具中剥离，在干燥器中继续干燥45h后剪裁成为所需形状，再在体积分数为90％的乙醇中浸泡处理25min，室温下放置至干燥，即可得到再生丝素蛋白膜。
再生丝素蛋白膜的拉伸强度为7MPa，断裂伸长率为23％，亲水性较好。
实施例10
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为4:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-12℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化锂和尿素的水溶液时，氢氧化锂的浓度为9wt％，尿素的浓度为25wt％；并在-18℃下保持冷冻3小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻5次得到浓度为13wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白膜的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1.5倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；利用浇注法将其倒入特定模具中，室温条件下放置28h干燥成膜，将丝素蛋白膜从模具中剥离，在干燥器中继续干燥48h后剪裁成为所需形状，再在体积分数为90％的乙醇中浸泡处理35min，室温下放置至干燥，即可得到再生丝素蛋白膜。
再生丝素蛋白膜的拉伸强度为6MPa，断裂伸长率为20％，亲水性较好。
实施例11
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为9:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-16℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化钠和硫脲的水溶液时，氢氧化钠的浓度为16wt％，硫脲的浓度为8wt％；并在-18℃下保持冷冻4小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻6次得到浓度为12wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白凝胶的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；将此溶液透析后浓缩到8wt％时，放入保鲜膜封口的烧杯中，在20℃下放置7d即可得到凝胶。
凝胶的压缩强度为2.5KPa，且药物在其中的释放效果较好。
实施例12
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为7:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-15℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化钠和尿素的水溶液时，氢氧化钠的浓度为25wt％，尿素的浓度为30wt％；并在-20℃下保持冷冻4小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻3次得到浓度为15wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白凝胶的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的2.5倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；将此溶液透析后浓缩到13wt％时，放入保鲜膜封口的烧杯中，在16℃下放置6d即可得到凝胶。
凝胶的压缩强度为3.1KPa，且药物在其中的释放效果较好。
实施例13
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为5:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-18℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化钠和硫脲的水溶液时，氢氧化钠的浓度为16wt％，硫脲的浓度为3wt％；并在-18℃下保持冷冻3.5小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻5次得到浓度为16wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白凝胶的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的2倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；将此溶液透析后浓缩到14wt％时，放入保鲜膜封口的烧杯中，在24℃下放置8d即可得到凝胶。
凝胶的压缩强度为3.5KPa，且药物在其中的释放效果较好。
实施例14
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为5:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-18℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化锂和硫脲的水溶液时，氢氧化锂的浓度为9wt％，硫脲的浓度为8wt％；并在-18℃下保持冷冻3.5小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻5次得到浓度为17wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白凝胶的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；将此溶液透析后浓缩到12wt％时，放入保鲜膜封口的烧杯中，在20℃下放置6d即可得到凝胶。
凝胶的压缩强度为3KPa，且药物在其中的释放效果较好。
实施例15
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为4:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-13℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化钠和尿素的水溶液，氢氧化钠的浓度为7wt％，尿素的浓度为17wt％；并在-13℃下保持冷冻3小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻2次得到浓度为8wt％的丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白组织工程支架材料的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的2.5倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；将此溶液透析后浓缩到25wt％时，放置在-25℃条件下冷冻3h，再将冷冻干燥样品放入台式冷冻干燥机-55℃干燥27h后取出，再进行乙醇水溶液后处理，晾干后即可得到组织工程支架。
再生丝素蛋白组织工程支架材料的压缩率为15％，平均孔径为80μm，孔隙率为38％。
实施例16
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为6:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-18℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化锂和硫脲的水溶液时，氢氧化锂的浓度为19wt％，硫脲的浓度为18wt％；并在-18℃下保持冷冻3小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻4次得到浓度为11wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白组织工程支架材料的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1.2倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；将此溶液透析后浓缩到25wt％时，放置在-25℃条件下冷冻3h，再将冷冻干燥样品放入台式冷冻干燥机-50℃干燥24h后取出，再进行乙醇水溶液后处理，晾干后即可得到组织工程支架。
再生丝素蛋白组织工程支架材料的压缩率为6％，平均孔径为30μm，孔隙率为35％。
实施例17
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为7:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-18℃时搅拌混合，其中溶剂为氢氧化锂和尿素的水溶液时，氢氧化锂的浓度为13wt％，尿素的浓度为18wt％；并在-18℃下保持冷冻4.5小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻3次得到浓度为18wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白组织工程支架材料的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的2.5倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；将此溶液透析后浓缩到35wt％时，放置在-20℃条件下冷冻3h，再将冷冻干燥样品放入台式冷冻干燥机-45℃干燥36h后取出，再进行乙醇水溶液后处理，晾干后即可得到组织工程支架。
再生丝素蛋白组织工程支架材料的压缩率为30％，平均孔径为200μm，孔隙率为45％。
实施例18
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为5:100的丝素与溶剂，在冷冻温度为-18℃时搅拌混合，其中溶剂所述溶剂为氢氧化锂和硫脲的水溶液时，氢氧化锂的浓度为13wt％，硫脲的浓度为5wt％；并在-14℃下保持冷冻4小时，再在室温下解冻，解冻时伴以搅拌；循环冷冻-解冻2次得到浓度为16wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白组织工程支架材料的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的1.5倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；将此溶液透析后浓缩到30wt％时，放置在-30℃条件下冷冻6h，再将冷冻干燥样品放入台式冷冻干燥机-55℃干燥30h后取出，再进行乙醇水溶液后处理，晾干后即可得到组织工程支架。
再生丝素蛋白组织工程支架材料的压缩率为20％，平均孔径为100μm，孔隙率为40％。
对比实施例1
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为3:100的丝素与溶剂，在室温下搅拌混合，其中溶剂为氢氧化钠和尿素的水溶液，氢氧化钠的浓度为6wt％，尿素的浓度为15wt％；搅拌溶解后，得到浓度为8wt％的丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白纤维支架的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的2.5倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到25wt％时，再使用静电纺丝设备进行纺丝，纺丝电压为15kV，纺丝速率为0.5mL/h，喷丝头至接收板的距离为8cm，纺出丝素蛋白纤维支架后，将其放置在体积分数为80％的乙醇水溶液中后处理30min，室温下晾干，最终得到丝素蛋白纤维支架。
再生丝素蛋白纤维支架的拉伸强度为6MPa，断裂伸长率为1％，孔径分布不太均匀，孔隙率为47％。
再生丝素蛋白纤维支架的拉伸强度为12MPa，断裂伸长率为2％，孔径分布均匀，孔隙率为58％，通过在纤维支架上面培养细胞发现细胞在上面粘附比较牢固，生物相容性较好。
对比实施例2
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为8:100的丝素与溶剂，在室温下搅拌混合，其中溶剂为氢氧化锂和尿素的水溶液时，氢氧化锂的浓度为6wt％，尿素的浓度为15wt％；搅拌溶解后，得到浓度为18wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白纤维的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到12wt％时；以体积分数为90％的乙醇为凝固浴，采用湿法纺丝得到再生丝素蛋白纤维。
再生丝素蛋白纤维的拉伸强度为120MPa，断裂伸长率为18％。
对比实施例3
一种丝素蛋白溶液的制备方法，将质量比为6:100的丝素与溶剂，在室温下搅拌混合，其中溶剂为氢氧化锂和尿素的水溶液时，氢氧化锂的浓度为15wt％，尿素的浓度为30wt％；搅拌溶解后，得到浓度为15wt％丝素蛋白溶液。
再生丝素蛋白膜的制备方法，将制得的丝素蛋白溶液体积稀释到原溶液的2.3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液；利用浇注法将其倒入特定模具中，室温条件下放置24h干燥成膜，将丝素蛋白膜从模具中剥离，在干燥器中继续干燥50h后剪裁成为所需形状，再在体积分数为85％的乙醇中浸泡处理32min，室温下放置至干燥，即可得到再生丝素蛋白膜。
再生丝素蛋白膜的拉伸强度为2MPa，断裂伸长率为6％。

Claims (10)

1.一种丝素蛋白的溶解方法，其特征是：将丝素与溶剂在冷冻温度混合，并保持冷冻一定时间，再在室温下解冻；循环冷冻-解冻2-6次即得到丝素蛋白溶液；
所述溶剂为氢氧化钠/尿素、氢氧化钠/硫脲、氢氧化锂/尿素或者氢氧化锂/硫脲的水溶液；
所述冷冻温度为-20～-10℃。
2.根据权利要求1所述的一种丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，所述保持冷冻一定时间是指在-20～-10℃保持3～5小时。
3.根据权利要求1所述的一种丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，所述混合时，伴以搅拌；所述解冻时，伴以搅拌。
4.根据权利要求1所述的一种丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，所述丝素与溶剂的质量比为3～10:100。
5.根据权利要求1所述的一种丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，所述溶剂为氢氧化钠和尿素的水溶液时，氢氧化钠的浓度为6wt％～25wt％，尿素的浓度为15wt％～30wt％；所述溶剂为氢氧化钠和硫脲的水溶液时，氢氧化钠的浓度为9wt％～25wt％，硫脲的浓度为2wt％～13wt％；所述溶剂为氢氧化锂和尿素的水溶液时，氢氧化锂的浓度为6wt％～15wt％，尿素的浓度为15wt％～30wt％；所述溶剂为氢氧化锂和硫脲的水溶液时，氢氧化锂的浓度为6wt％～15wt％，硫脲的浓度为3wt％～15wt％。
6.一种采用权利要求1～5中任一溶解方法制得的溶液经静电纺丝得到的再生丝素蛋白纤维支架，其特征是：所述再生丝素蛋白纤维支架的拉伸强度为3～12MPa，断裂伸长率为2～6％，孔径分布均匀，孔隙率为58～85％，生物相容性较好；所述静电纺丝用的丝素蛋白溶液经过离心、抽滤、透析和浓缩后再进行使用；
所述静电纺丝过程为将透明的丝素蛋白溶液透析后浓缩到25wt％～35wt％时，再使用静电纺丝设备进行纺丝，纺丝电压为15～25kV，纺丝速率为0.5～1.2mL/h，喷丝头至接收板的距离为8～15cm，纺出丝素蛋白纤维支架后，将其放置在体积分数为80～90％的乙醇水溶液中后处理25～35min，室温下放置至干燥，最终得到丝素蛋白纤维支架。
7.一种采用权利要求1～5中任一溶解方法制得的溶液经湿法纺丝得到的再生丝素蛋白纤维，其特征是：所述再生丝素蛋白纤维的拉伸强度为150～250MPa，断裂伸长率为30～55％；
所述湿法纺丝是将溶解得到的丝素蛋白溶液稀释为原溶液体积的1～3倍后进行离心，再进行抽滤，将此溶液透析后浓缩到得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到丝素蛋白浓度为12～30wt％，以乙醇水溶液为凝固浴，进行湿法纺丝得到再生丝素蛋白纤维。
8.一种采用权利要求1～5中任一溶解方法制得的溶液经浇注法得到的再生丝素蛋白膜，其特征是：所述再生丝素蛋白膜的拉伸强度为5～7MPa，断裂伸长率为15～23％，亲水性较好；
所述的浇注法，将溶解得到的丝素蛋白溶液稀释为原溶液体积的1～3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将其倒入模具中，室温条件下放置18～30h干燥成膜，将丝素蛋白膜从模具中剥离，在干燥器中继续干燥40～50h后剪裁成为所需形状，再在体积分数为80～90％的乙醇中浸泡处理25～35min，室温下放置至干燥，即得到再生丝素蛋白膜。
9.一种采用权利要求1～5中任一溶解方法制得的溶液制成的凝胶，其特征是：凝胶的压缩强度达到2.5～3.5KPa，且药物在其中的释放效果较好；
凝胶制备过程为：将溶解得到的丝素蛋白溶液稀释为原溶液体积的1～3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，再经透析后浓缩到8wt％～14wt％时，放入保鲜膜封口的烧杯中，在16～24℃下放置6～8d即得到凝胶。
10.一种采用权利要求1～5中任一溶解方法制得的溶液经冷冻干燥制得的再生丝素蛋白组织工程支架材料，其特征是：所述的再生丝素蛋白纤维支架的压缩率为6％～30％，平均孔径为30～200μm，孔隙率为35％～45％；
制备过程为：将溶解得到的丝素蛋白溶液稀释为原溶液体积的1～3倍后进行离心，再进行抽滤，得到透明的丝素蛋白溶液，将此溶液透析后浓缩到丝素蛋白浓度为25wt％～35wt％时，放置在-20～-30℃条件下冷冻3～6h，再将冷冻干燥样品放入台式冷冻干燥机在-45～-55℃下，干燥24～36h后取出，再进行乙醇溶液后处理，晾干后即可得到组织工程支架。
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