CN106492279A - 一种丝素蛋白‑透明质酸复合凝胶的快速制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种丝素蛋白‑透明质酸复合凝胶的快速制备方法，将脱胶得到的丝素纤维在进行溶解处理，并通过透析制得再生丝素溶液，再将其与透明质酸混合，最后在交联剂的作用下制成快速复合凝胶。该复合凝胶能快速成型，与传统的单纯交联形成的透明质酸凝胶相比，丝素蛋白的加入有效地缩短了凝胶时间，减缓了凝胶的降解速度，延长其在组织修补、填充的存留时间，增强了可操作性；较单纯的丝素水凝胶而言，透明质酸的加入，克服了丝素蛋白水凝胶的柔韧性差，易脆等缺点。本发明制备复合凝胶的方法工艺简单，凝胶时间短，为功能性复合凝胶的制备提供了新方法，制备的复合凝胶可用于医药卫生、组织工程、环境保护等领域。

Description

一种丝素蛋白-透明质酸复合凝胶的快速制备方法
技术领域
本发明属于一种再生丝素溶液的加工工艺，具体的说，是一种较高力学性能和吸水性能复合凝胶材料及其制备方法，它可作为药物释放载体、组织工程支架等应用于生物医用领域。
背景技术
凝胶是介于固体与液体之间的一种空间网络结构，具有性质柔软，能保持一定的形状，能保持大量水分的独特性质。由于聚合物链间的物理交联和化学交联作用，凝胶不溶解于水，但能溶胀且保持一定的形状。其性质类似于细胞外基质部分，吸水后可减少对周围组织的摩擦和机械作用，可以改善材料的生物学性能。由于其独特的吸水、保水和仿生特性，凝胶材料可作为药物缓释剂、组织工程支架材料等应用于生物医药领域。
组织工程材料的设计只有最大限度仿生人体细胞外基质的结构和功能的特点，才能有效的解决材料的生物相容性等问题。细胞外基质的主要组成成分是蛋白质和多糖，它们分别发挥着各自的生理作用，从而共同调节细胞的分化、增殖、迁移、形状、成活和凋亡，共同维持组织的正常结构和功能。
丝素蛋白是一种特殊的蛋白质，具有优良的物理机械性能、降解性能，用作生物材料时对机体无毒性、致敏性和刺激作用，降解产物不会引起炎症反应，与人体组织有优良的生物相容性，被认为是一种在医用材料领域可开发利用的天然高分子材料。再生丝素溶液是一种亚稳定状态，即在无任何外部作用前提下，也会出现由溶胶向凝胶的转变。丝素蛋白水凝胶材料不但具有稳定的形状，同时还具有保持凝胶内的溶剂水、溶质可扩散和透过的特性以及无毒性和无刺激性，是一种性能优良的生物材料。但是这种转变需要的时间较长且得到的凝胶力学性能很差，大大限制了丝素蛋白作为一种优良的生物材料的应用。当pH值接近于丝素蛋白的等电点(pH＝3.9)时，丝素蛋白容易发生凝胶作用，但也需要8天左右的时间才能完成凝胶化。作为组织工程支架，丝素水 凝胶具有良好的细胞亲和性，但是柔韧性差，易脆，结构与性能可调范围窄等缺点限制了其在生物医用材料的应用。
已报道的用于药物缓释、组织工程支架的材料有很多，其中透明质酸较为突出。透明质酸是由N-乙酰氨基葡糖-D-葡萄糖醛酸为双糖单位组成的天然直链高分子多糖，由于具有特殊的流体力学性能，这使它具有高度粘弹性、可塑性和渗透性；同时透明质酸具有良好的生物相容性，能被特定的细胞受体识别(如CD44)，从而调节细胞的粘附、生长、分化等。但是其在体内降解速度快，留存的时间太短，无法达到长时间作用的目的。
有研究者已采用超声诱导或聚合物静电作用等方法制备丝素蛋白-透明质酸复合凝胶。与单纯丝素蛋白凝胶相比，这大大延长了凝胶的降解时间。但是复合凝胶仅是靠丝素蛋白，或丝素蛋白和透明质酸之间的物理作用，力学性能有待提升，再者透明质酸含量较少，复合凝胶的吸水性较差。
因此，迫切的需要一种制备丝素蛋白-透明质酸复合凝胶的方法，能够使材料具备良好的生物相容性同时具有良好的力学性能、吸水性、缓慢的降解速度，能够长期有效的作为修补组织的增强材料等。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于采用制备丝素蛋白-透明质酸复合材料的方法，提供一种兼具良好生物相容性、力学性能及良好的吸水性的组织工程材料。
为了实现上述目的，其技术解决方案包括如下步骤：
(1)生丝经过脱胶、溶解、透析、浓缩，制成浓度为1-10％w/v的丝素蛋白水溶；
(2)将透明质酸加入去离子水中，搅拌溶解1-5小时，制成浓度1-10％w/v的透明质酸溶液；
(3)将步骤(1)和步骤(2)制备的丝素溶液和透明质酸溶液以一定的质量比混合，并搅拌均匀；
(4)向步骤(3)制备的混合溶液中加入一定质量比例的交联剂，搅拌均匀，并用循环水式真空泵抽真空进行消泡处理；
(5)将步骤(4)制备的溶液于室温下静置5-50min，得到一种丝素蛋白-透明质酸复合凝胶。
本发明具有以下明显优点：
(1)本发明与传统透明质酸单纯交联制备的凝胶相比，复合凝胶体外抗酶解能力显著提高，降解速度减慢，延长了其在组织修复时填充作用的时间，提高了材料的有效性。
(2)本发明与单纯丝素蛋白水凝胶相比，透明质酸的加入，增加了材料的吸水性，提高了材料的润滑度和储水功能，可显著增加材料的填充效果。
(3)本发明丝素蛋白-透明质酸复合凝胶制备速度快，时间短。
(4)丝素蛋白-透明质酸复合凝胶与人体细胞外基质具有相似的机械和结构性能，良好的含水率和渗透性，可为细胞提供了立足地，具备了作为细胞培养基质的必要条件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步描述，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例一：
本实施例提供的丝素蛋白-透明质酸复合凝胶制备步骤如下：
(1)将桑蚕生丝置于质量分数为0.6‰的碳酸钠沸水溶液脱胶获得丝素纤维，利用9.3MLiBr溶解丝素纤维，透析，制备浓度为5％w/v的丝素蛋白溶液；
(2)将定量的透明质酸溶于水中，制得浓度为2％w/v的透明质酸溶液；
(3)将步骤(1)中得到的丝素溶液和步骤(2)中得到的透明质酸溶液按质量比60：40混合均匀；
(4)在步骤(3)中得到的混合溶液中加入质量比为10％的交联剂碳化二亚胺盐(EDC)和10％的N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，搅拌均匀，并用循环水式真空泵抽真空进行消泡；
(5)将步骤(4)中得到的混合溶液室温静置20min，获得丝素蛋白-透明质酸复合凝胶。
实施例二：
本实施例提供的丝素蛋白-透明质酸复合凝胶制备步骤如下：
(1)将桑蚕生丝置于质量分数为0.6‰的碳酸钠沸水溶液脱胶获得丝素纤维，利用9.3MLiBr溶解丝素纤维，透析，制备浓度为5％w/v的丝素蛋白溶液；
(2)将定量的透明质酸溶于水中，制得浓度为2％w/v的透明质酸溶液；
(3)将步骤(1)中得到的丝素溶液和步骤(2)中得到的透明质酸溶液按质量比50：50混合均匀；
(4)在步骤(3)中得到的混合溶液中加入质量比为10％的交联剂碳化二亚胺盐(EDC)和10％的N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，搅拌均匀，并用循环水式真空泵抽真空进行消泡；
(5)将步骤(4)中得到的混合溶液室温静置20min，获得丝素蛋白-透明质酸复合凝胶。
实施例三：
本实施例提供的丝素蛋白-透明质酸复合凝胶制备步骤如下：
(1)将桑蚕生丝置于质量分数为0.6‰的碳酸钠沸水溶液脱胶获得丝素纤维，利用9.3MLiBr溶解丝素纤维，透析，制备浓度为5％w/v的丝素蛋白溶液；
(2)将定量的透明质酸溶于水中，制得浓度为2％w/v的透明质酸溶液；
(3)将步骤(1)中得到的丝素溶液和步骤(2)中得到的透明质酸溶液按质量比40：60混合均匀；
(4)在步骤(3)中得到的混合溶液中加入质量比为10％的交联剂碳化二亚胺盐(EDC)和10％的N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，搅拌均匀，并用循环水式真空泵抽真空进行消泡；
(5)将步骤(4)中得到的混合溶液室温静置20min，获得丝素蛋白-透明质酸复合凝胶。
以上列举的仅是本发明的部分具体实施例，显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种丝素蛋白-透明质酸复合凝胶的快速制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)生丝经过脱胶、溶解、透析、浓缩，制成浓度为1-10％w/v的丝素蛋白水溶液；
(2)将透明质酸加入去离子水中，搅拌溶解1-5小时，制成浓度1-10％w/v的透明质酸溶液；
(3)将步骤(1)和步骤(2)制备的丝素溶液和透明质酸溶液以一定的质量比混合，并搅拌均匀；
(4)向步骤(3)制备的混合溶液中加入一定质量比例的交联剂，搅拌均匀，并用循环水式真空泵抽真空进行消泡处理；
(5)将步骤(4)制备的溶液于室温下静置5-50min，得到一种丝素蛋白-透明质酸复合凝胶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的丝素蛋白质为桑蚕和野蚕蛋白质中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的丝素蛋白和透明质酸的质量比为100:0，90:10，80:20，60:40，50:50，40:60，20:80，10:90，0:100中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的交联剂为碳化二亚胺盐、N-羟基琥珀酰亚胺、醛、二缩水甘油醚或二乙烯砜中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的交联剂所占的比例为丝素蛋白-透明质酸总质量的10-60％。
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