CN108546338A - 一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法 - Google Patents

一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物医药材料技术领域，提供了一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，本发明先将蚕丝制成蚕丝丝素蛋白纤维，再将蚕丝丝素蛋白纤维制备成膜状，进而将制备的壳聚糖溶液通过浸泡的方法黏连在膜状的蚕丝丝素蛋白纤维上，将蚕丝丝素蛋白纤维支撑特定的膜状结构，使得壳聚糖溶液更加均匀有效地分布在膜状结构上，提高了丝丝素复合生物玻璃材料的机械强度和韧度，且形态稳定，更适合应用于组织工程支架生物医药领域，对人体无毒，无刺激作用，没有免疫原性，具有良好的组织相容性。

Description

一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法
技术领域
本发明属于生物医药材料技术领域，具体地，涉及一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法。
背景技术
生物玻璃能激活细胞基因，有利于增强细胞的增殖与分化，具有骨诱导和骨传导的作用。但鉴于其无定形硅骨架的存在，生物玻璃仍呈现为无定形态，机械性能差，且药物附着性差，其在生物医药材料上的应用还有待进一步开发。
蚕丝丝素是从蚕丝中提取的天然高分子材料，且具有良好的生物相容性和生物可降解性，其制成的水凝胶在人工皮肤、创伤敷料、药物缓释、组织工程支架等方面具有广阔的应用前景。如何将蚕丝丝素用于生物玻璃材料的制备，以提高生物玻璃的机械性能，是当前生物医药领域研究的热点和难点。
因此，为了克服上述不足，需要研发一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料及其制备方法。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法。
根据本发明提供的一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料由蚕丝丝素蛋白纤维和壳聚糖复合而成，具体的制备方法包括如下步骤：
（1）将蚕丝制成蚕丝丝素蛋白纤维：将蚕丝在体积浓度为2-8％的弱碱溶液中 60-90℃加热处理，然后将处理后的纤维用蒸馏水清洗得到蚕丝丝素蛋白纤维；
（2）将蚕丝丝素蛋白纤维制备成膜状：将上述（1）的蚕丝丝素蛋白纤维于35-60℃下，溶解在氯化钙、乙醇和水的三元体系中，溶解时间为1-5h，将溶解的混合溶液装入纤维素膜袋，用蒸馏水透析，将透析后的丝素溶液注入模具，经干燥后进行成型加工，再将初步成型的蚕丝丝素蛋白纤维薄膜放入甲醇和氢氧化钠溶液的混合溶液中进行处理，然后先后用氢氧化钠溶液、磷酸盐缓冲液及蒸馏水清洗，得到蚕丝丝素蛋白纤维薄膜；
（3）制备壳聚糖溶液：将壳聚糖溶解于质量浓度为1-3%的醋酸溶液中，制备体积浓度为1-3%的壳聚糖溶液；
（4）制备蚕丝丝素复合生物玻璃材料：将所述（2）制备得到的蚕丝丝素蛋白纤维薄膜浸泡于所述（3）的壳聚糖溶液中4-8h，浸泡完成后真空干燥即可。
优选地，所述（4）中蚕丝丝素蛋白纤维薄膜和壳聚糖溶液的体积比为4-7:1。
优选地，所述（3）制备壳聚糖溶液之后再制备交联剂。
优选地，所述交联剂的制备方法具体如下：
按质量比为3/1，将1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺加入到乙醇/水的混合溶剂中，搅拌均匀，即可。
优选地，所述乙醇与水的体积比为94/6。
优选地，所述（1）中的弱碱是氨水。
优选地，所述（2）中氯化钙、乙醇和水的三元体系中，氯化钙：乙醇：水的摩尔比为1：3：5-7。
优选地，所述（4）的真空干燥是在30-40℃条件下进行的。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，该制备方法结合了蚕丝丝素和壳聚糖各自的特性优势，采用现有技术未披露的制备方法，制得本发明的蚕丝丝素复合生物玻璃材料。与现有生物玻璃材料的制备方法不同，本发明先将蚕丝制成蚕丝丝素蛋白纤维，再将蚕丝丝素蛋白纤维制备成膜状，进而将制备的壳聚糖溶液通过浸泡的方法黏连在膜状的蚕丝丝素蛋白纤维上，将蚕丝丝素蛋白纤维支撑特定的膜状结构，使得壳聚糖溶液更加均匀有效地分布在膜状结构上，提高了丝丝素复合生物玻璃材料的机械强度和韧度，且形态稳定，更适合应用于组织工程支架生物医药领域，对人体无毒，无刺激作用，没有免疫原性，具有良好的组织相容性。
2、本发明提供的蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，其中丝素是一种天然的昆虫蛋白，在空气中性能稳定，并且对人体无毒，无刺激作用，没有免疫原性，表现出良好的组织相容性。壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰反应后得到的产品，是一种碱性氨基多糖，来源广泛、储量丰富，具有良好的生物相容性、生物可降解性和天然抗菌作用，其制成的凝胶材料在生物医药领域将具有潜在的应用价值。然而，纯壳聚糖凝胶不易成型且力学性能较差，限制了壳聚糖水凝胶材料的进一步应用。而将丝素制备成蚕丝丝素蛋白纤维，将其与壳聚糖复合后，两者扬长避短，优势互补，使得制备的生物玻璃材料，具有较优异的机械强度，且对人体无毒，无刺激作用，没有免疫原性，表现出良好的组织相容性。
3、本发明提供的蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，通过化学交联剂在丝素蛋白纤维和壳聚糖之间形成稳定的化学键，内部具有三维网络状结构，因此复合后的生物玻璃材料，具有良好的强度、弹性及韧性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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。
实施例1
本实施例提供的一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料由蚕丝丝素蛋白纤维和壳聚糖复合而成，具体的制备方法包括如下步骤：
（1）将蚕丝制成蚕丝丝素蛋白纤维：将蚕丝在体积浓度为8％的弱碱溶液中 60℃加热处理，然后将处理后的纤维用蒸馏水清洗得到蚕丝丝素蛋白纤维；
（2）将蚕丝丝素蛋白纤维制备成膜状：将上述（1）的蚕丝丝素蛋白纤维于60℃下，溶解在氯化钙、乙醇和水的三元体系中，溶解时间为1h，将溶解的混合溶液装入纤维素膜袋，用蒸馏水透析，将透析后的丝素溶液注入模具，经干燥后进行成型加工，再将初步成型的蚕丝丝素蛋白纤维薄膜放入甲醇和氢氧化钠溶液的混合溶液中进行处理，然后先后用氢氧化钠溶液、磷酸盐缓冲液及蒸馏水清洗，得到蚕丝丝素蛋白纤维薄膜；
（3）制备壳聚糖溶液：将壳聚糖溶解于质量浓度为3%的醋酸溶液中，制备体积浓度为1%的壳聚糖溶液；
（4）制备蚕丝丝素复合生物玻璃材料：将所述（2）制备得到的蚕丝丝素蛋白纤维薄膜浸泡于所述（3）的壳聚糖溶液中8h，浸泡完成后真空干燥即可。
作为优选方案，所述（4）中蚕丝丝素蛋白纤维薄膜和壳聚糖溶液的体积比为4-7:1。
作为优选方案，所述（3）制备壳聚糖溶液之后再制备交联剂。
作为优选方案，所述交联剂的制备方法具体如下：
按质量比为3/1，将1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺加入到乙醇/水的混合溶剂中，搅拌均匀，即可。
作为优选方案，所述乙醇与水的体积比为94/6。
作为优选方案，所述（1）中的弱碱是氨水。
作为优选方案，所述（2）中氯化钙、乙醇和水的三元体系中，氯化钙：乙醇：水的摩尔比为1：3：7。
作为优选方案，所述（4）的真空干燥是在40℃条件下进行的。
实施例2
本实施例提供的一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料由蚕丝丝素蛋白纤维和壳聚糖复合而成，具体的制备方法包括如下步骤：
（1）将蚕丝制成蚕丝丝素蛋白纤维：将蚕丝在体积浓度为2％的弱碱溶液中 90℃加热处理，然后将处理后的纤维用蒸馏水清洗得到蚕丝丝素蛋白纤维；
（2）将蚕丝丝素蛋白纤维制备成膜状：将上述（1）的蚕丝丝素蛋白纤维于35℃下，溶解在氯化钙、乙醇和水的三元体系中，溶解时间为5h，将溶解的混合溶液装入纤维素膜袋，用蒸馏水透析，将透析后的丝素溶液注入模具，经干燥后进行成型加工，再将初步成型的蚕丝丝素蛋白纤维薄膜放入甲醇和氢氧化钠溶液的混合溶液中进行处理，然后先后用氢氧化钠溶液、磷酸盐缓冲液及蒸馏水清洗，得到蚕丝丝素蛋白纤维薄膜；
（3）制备壳聚糖溶液：将壳聚糖溶解于质量浓度为1%的醋酸溶液中，制备体积浓度为3%的壳聚糖溶液；
（4）制备蚕丝丝素复合生物玻璃材料：将所述（2）制备得到的蚕丝丝素蛋白纤维薄膜浸泡于所述（3）的壳聚糖溶液中4h，浸泡完成后真空干燥即可。
作为优选方案，所述（4）中蚕丝丝素蛋白纤维薄膜和壳聚糖溶液的体积比为4-7:1。
作为优选方案，所述（3）制备壳聚糖溶液之后再制备交联剂。
作为优选方案，所述交联剂的制备方法具体如下：
按质量比为3/1，将1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺加入到乙醇/水的混合溶剂中，搅拌均匀，即可。
作为优选方案，所述乙醇与水的体积比为94/6。
作为优选方案，所述（1）中的弱碱是氨水。
作为优选方案，所述（2）中氯化钙、乙醇和水的三元体系中，氯化钙：乙醇：水的摩尔比为1：3：5。
作为优选方案，所述（4）的真空干燥是在30℃条件下进行的。
实施例3
本实施例提供的一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料由蚕丝丝素蛋白纤维和壳聚糖复合而成，具体的制备方法包括如下步骤：
（1）将蚕丝制成蚕丝丝素蛋白纤维：将蚕丝在体积浓度为5％的弱碱溶液中 70℃加热处理，然后将处理后的纤维用蒸馏水清洗得到蚕丝丝素蛋白纤维；
（2）将蚕丝丝素蛋白纤维制备成膜状：将上述（1）的蚕丝丝素蛋白纤维于40℃下，溶解在氯化钙、乙醇和水的三元体系中，溶解时间为4h，将溶解的混合溶液装入纤维素膜袋，用蒸馏水透析，将透析后的丝素溶液注入模具，经干燥后进行成型加工，再将初步成型的蚕丝丝素蛋白纤维薄膜放入甲醇和氢氧化钠溶液的混合溶液中进行处理，然后先后用氢氧化钠溶液、磷酸盐缓冲液及蒸馏水清洗，得到蚕丝丝素蛋白纤维薄膜；
（3）制备壳聚糖溶液：将壳聚糖溶解于质量浓度为2%的醋酸溶液中，制备体积浓度为2%的壳聚糖溶液；
（4）制备蚕丝丝素复合生物玻璃材料：将所述（2）制备得到的蚕丝丝素蛋白纤维薄膜浸泡于所述（3）的壳聚糖溶液中5h，浸泡完成后真空干燥即可。
作为优选方案，所述（4）中蚕丝丝素蛋白纤维薄膜和壳聚糖溶液的体积比为4-7:1。
作为优选方案，所述（3）制备壳聚糖溶液之后再制备交联剂。
作为优选方案，所述交联剂的制备方法具体如下：
按质量比为3/1，将1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺加入到乙醇/水的混合溶剂中，搅拌均匀，即可。
作为优选方案，所述乙醇与水的体积比为94/6。
作为优选方案，所述（1）中的弱碱是氨水。
作为优选方案，所述（2）中氯化钙、乙醇和水的三元体系中，氯化钙：乙醇：水的摩尔比为1：3：6。
作为优选方案，所述（4）的真空干燥是在35℃条件下进行的。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，其特征在于：所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料由蚕丝丝素蛋白纤维和壳聚糖复合而成，具体的制备方法包括如下步骤：
（1）将蚕丝制成蚕丝丝素蛋白纤维：将蚕丝在体积浓度为2-8％的弱碱溶液中 60-90℃加热处理，然后将处理后的纤维用蒸馏水清洗得到蚕丝丝素蛋白纤维；
（2）将蚕丝丝素蛋白纤维制备成膜状：将上述（1）的蚕丝丝素蛋白纤维于35-60℃下，溶解在氯化钙、乙醇和水的三元体系中，溶解时间为1-5h，将溶解的混合溶液装入纤维素膜袋，用蒸馏水透析，将透析后的丝素溶液注入模具，经干燥后进行成型加工，再将初步成型的蚕丝丝素蛋白纤维薄膜放入甲醇和氢氧化钠溶液的混合溶液中进行处理，然后先后用氢氧化钠溶液、磷酸盐缓冲液及蒸馏水清洗，得到蚕丝丝素蛋白纤维薄膜；
（3）制备壳聚糖溶液：将壳聚糖溶解于质量浓度为1-3%的醋酸溶液中，制备体积浓度为1-3%的壳聚糖溶液；
（4）制备蚕丝丝素复合生物玻璃材料：将所述（2）制备得到的蚕丝丝素蛋白纤维薄膜浸泡于所述（3）的壳聚糖溶液中4-8h，浸泡完成后真空干燥即可。
2.根据权利要求1所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，其特征在于：所述（4）中蚕丝丝素蛋白纤维薄膜和壳聚糖溶液的体积比为4-7:1。
3.根据权利要求1所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，其特征在于：所述（3）制备壳聚糖溶液之后再制备交联剂。
4.根据权利要求3所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，其特征在于：所述交联剂的制备方法具体如下：
按质量比为3/1，将1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺加入到乙醇/水的混合溶剂中，搅拌均匀，即可。
5.根据权利要求4所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，其特征在于：所述乙醇与水的体积比为94/6。
6.根据权利要求1所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，其特征在于：所述（1）中的弱碱是氨水。
7.根据权利要求1所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，其特征在于：所述（2）中氯化钙、乙醇和水的三元体系中，氯化钙：乙醇：水的摩尔比为1：3：5-7。
8.根据权利要求1所述的蚕丝丝素复合生物玻璃材料制备方法，其特征在于：所述（4）的真空干燥是在30-40℃条件下进行的。
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