CN108744023A - 一种丝素蛋白医用生物粘合剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种丝素蛋白医用生物粘合剂及其制备方法，属于生物材料制备和生物医学应用领域。该粘合剂通过丝素蛋白溶液和多酚类聚合物溶液在室温条件下均匀混合制备而成。本发明制备的丝素蛋白生物粘合剂具有湿润环境下粘合强度高、粘合速度快、安全无毒、生物相容性好、价格低廉等特点。其操作简单易掌握，术后无需拆线等二次手术，减轻了病患疼痛，细小甚至无瘢痕的创面又起到了美容作用，该粘合剂可用于几乎所有的创伤创面，具有粘合组织、覆盖创面、填空缺损和空隙、止血、抑菌等作用，可作为皮肤、脏器、血管、神经、肌肉、粘膜、骨、关节、眼睛等组织的止血粘合材料，具有广泛的临床应用前景。

Description

一种丝素蛋白医用生物粘合剂及其制备方法

技术领域

本发明属于生物材料制备和生物医学应用领域，具体涉及一种丝素蛋白医用生物粘合剂及其制备方法。

背景技术

据统计，每年都有数百万人由于创伤需要做手术治疗，这些创伤主要包括皮肤、肌肉、结缔组织、内脏器官、骨等。临床上最常用的方法是采用缝合线、铆钉等材料缝合伤口，这种方法保证了缝合牢固、伤口不易裂开，但是操作麻烦，缝合处形成很高的应力集中，增加病患痛苦，而且多数患者有不同程度的线结反应，术后留下“蜈蚣”样瘢痕。随着现代医学的快速发展，临床上对手术方法和辅助材料的要求越来越高，不仅要求最大限度的减轻患者痛苦，而且要求在恢复功能的同时，外观也能完美的恢复，这些需求使得医用粘合剂的研发收到广泛关注。医用粘合剂具有通常的胶接功能和特殊的生物医学功能，在过去的几十年，各种各样的化学类粘合剂被研发出来，包括氰基丙烯酸酯类、聚乙二醇类、聚氨酯类等。但这些粘合剂具有生物相容性差、对活体组织产生异物反应等缺点。而天然生物质材料具有良好的生物相容性和低免疫原性，更能满足临床医学对辅助材料的要求。目前，在临床上使用最多的天然生物粘合剂是纤维蛋白粘合剂，但其存在价格昂贵，制备时间长，粘合强度低，携带病毒感染等风险。因此，开发出一种生物相容性好、体内湿润环境下粘合强度高的医用生物粘合剂显得尤为必要。

丝素蛋白是来源于家蚕的天然蛋白质，具有良好的生物相容性、适宜的生物降解性等生物医学方面的性能，已经被FDA批准可应用于医用设备。丝素蛋白作为手术缝合线在临床中具有悠久的历史。同时，丝素蛋白还具有优异的可加工性和性能的可控性，不仅能够在温和条件下制备成多种形态，而且通过改变其二级结构组成还可以实现对丝素蛋白材料力学性能的调控，以满足不同组织工程对材料性能的需要。目前，以丝素蛋白制备粘合剂的报道主要集中于丝素蛋白与聚乙二醇类化合物的结合，但由此制备的粘合剂在湿态环境下不能实现有效快速粘合，不能充分满足临床手术的需求。因此，基于丝素蛋白的上述性能，本发明以丝素蛋白作为高分子链骨架，以丝素蛋白高分子为基质材料，将多酚类聚合物与丝素蛋白相混合，借助多酚类化合物与丝素蛋白生物大分子间的自组装，有望制备出具有优异生物相容性、超强粘附性能的丝素蛋白医用生物粘合剂，将会为现代临床医学提供适合广泛应用的生物粘合剂。目前，在国内外有关的专利中，还未有相关的研究报道。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术不足，提供一种生物相容性好、体内湿润环境下粘合强度高、凝固时间短的医用生物粘合剂。本发明克服了现有生物粘合剂粘合强度低、凝固时间长、存储麻烦等方面的问题，制备的丝素蛋白医用生物粘合剂可用于几乎所有的创伤创面，具有粘合组织、覆盖创面、填空缺损和空隙、止血、抑菌等作用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种丝素蛋白医用生物粘合剂的制备方法，具体步骤为：

（1）制备丝素蛋白溶液：将去离子水加热至沸腾后，加入Na₂CO₃对蚕丝进行脱胶处理；烘干后，用溴化锂溶液或氯化钙/无水乙醇/水三元溶液溶解，然后用去离子水透析；透析后的溶液经离心过滤处理得到丝素蛋白溶液，所述的丝素蛋白溶液的质量分数在0.1%-50%或浓度为0.01mg/ml-500mg/ml之间；

（2）制备丝素蛋白医用生物粘合剂：将多酚类化合物溶解于Tris-HCl缓冲液或水中，室温环境下搅拌，得到质量分数为0.1%-500%或浓度为0.01mg/ml-5000mg/ml的多酚类聚合物溶液；室温下将步骤（1）制得的丝素蛋白溶液与多酚类聚合物溶液按一定的质量比混合均匀，加入的多酚类化合物与丝素蛋白的质量比为1000:1-1:1000，得到湿态粘附能力强的丝素蛋白医用生物粘合剂。

所述的多酚类化合物包括但不限定于：儿茶酚、没食子酸、单宁酸、鞣酸、表儿茶素。

利用上述制备方法制得的丝素蛋白医用生物粘合剂，可作为皮肤、脏器、血管、神经、肌肉、粘膜、骨、关节、眼睛等组织的止血粘合材料，可以实现湿态环境下（包括水、PBS缓冲液、血液环境）的快速粘合，粘合时间为60s以内；具有良好的生物相容性和强粘合力，可用于几乎所有的创伤创面，具有粘合组织、覆盖创面、填充缺损和空隙、止血、抑菌等作用。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明借助多酚类化合物与丝素蛋白生物大分子间的自组装制备粘合剂，以丝素蛋白为材料，将多酚类聚合物与丝素蛋白相混合，借助多酚类化合物与丝素蛋白生物大分子间的自组装，制备出具有优异生物相容性、超强粘附性能的丝素蛋白医用生物粘合剂，该粘合剂可作为皮肤、脏器、血管、神经、肌肉、粘膜、骨、关节、眼睛等组织的止血粘合材料，可以实现湿态环境下（包括水、PBS缓冲液、血液环境）的快速粘合，粘合时间为60s以内；

（2）本发明的原料均来自天然化合物，其中丝素蛋白是来源于家蚕的天然蛋白质，作为手术缝合线在临床中具有应用基础；多酚类化合物在自然界的动植物体内广泛存在；因此，该生物粘合剂具有良好的生物相容性；

（3）本发明操作简单，易于批量化生产等优势，具有良好的产业化前景。

附图说明

图1. 为丝素蛋白粘合剂的宏观效果图。

具体实施方式

为了验证设计的可行性，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明应用不仅限于此。

实施例1

丝素蛋白溶液的制备

将2L去离子水加热至沸腾后，加入6 g碳酸钠，待其充分溶解。将5 g家蚕生丝放入其中，100 ℃脱胶处理。去离子水充分洗涤，于60 ℃烘箱中烘干。将烘干的脱胶丝素蛋白纤维放入LiBr溶液中60 ℃溶解6 h。将溶解后的溶液装入透析袋中，去离子水透析72 h。透析后的溶液经过滤离心，重复两次后得到质量分数约为20 %的丝素蛋白溶液。将10 g儿茶酚溶解于微碱性Tris-HCl缓冲液中搅拌0.5 h，得到10%的儿茶酚溶液。室温下，将质量分数为10%的儿茶酚溶液与20%的丝素蛋白溶液按照质量比800:1均匀混合0.5 h，获得具有粘附性能的丝素蛋白粘合剂。该粘合剂可以用于皮肤、血管、肌肉等软组织的止血粘合，可在10s内实现湿态环境（包括水、PBS缓冲液、血液环境）下的止血粘合。附图1是丝素蛋白粘合剂的宏观效果图。与缝合线相比，该丝素蛋白粘合剂可以实现更好的愈合效果。

实施例2

将10L去离子水加热至沸腾后，加入50g碳酸钠，待其充分溶解。将25 g家蚕生丝放入其中，90 ℃脱胶处理。去离子水充分洗涤，于50 ℃烘箱中烘干。将烘干的脱胶丝素蛋白纤维放入LiBr溶液中80 ℃溶解3 h。将溶解后的溶液装入透析袋中，去离子水透析60 h。透析后的溶液经过滤离心，重复两次后得到质量分数约为40 %的丝素蛋白溶液。将500 g单宁酸溶解于微碱性Tris-HCl缓冲液中搅拌50 h，得到500%的单宁酸溶液。室温下，将质量分数为500%的单宁酸溶液与40%的丝素蛋白溶液按照质量比1:1均匀混合30 h，获得具有粘附性能的丝素蛋白粘合剂。该粘合剂可以用于脏器、骨、关节等组织的止血粘合，可在50s内实现湿态环境（包括水、PBS缓冲液、血液环境）下的止血粘合。与现有临床用粘合剂相比，丝素蛋白粘合剂可以快速有效实现血液环境下的伤口止血粘合。

实施例3

将15L去离子水加热至沸腾后，加入100 g碳酸钠，待其充分溶解。将15 g家蚕生丝放入其中，80 ℃脱胶处理。去离子水充分洗涤，于70 ℃烘箱中烘干。将烘干的脱胶丝素蛋白纤维放入氯化钙/无水乙醇/水三元溶液溶解中60 ℃溶解6 h。将溶解后的溶液装入透析袋中，去离子水透析40 h。透析后的溶液经过滤离心，重复两次后得到质量分数约为5 %的丝素蛋白溶液。将1 g表儿茶素溶解于水中搅拌30 h，得到1%的表儿茶素溶液。室温下，将质量分数为1%的表儿茶素溶液与5%的丝素蛋白溶液按照质量比1:600均匀混合50 h，获得具有粘附性能的丝素蛋白粘合剂。该粘合剂可以用于神经、粘膜、眼睛等组织的止血粘合，可在25s内实现湿态环境（包括水、PBS缓冲液、血液环境）下的止血粘合。

以上所述仅为本发明的实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种丝素蛋白医用生物粘合剂的制备方法，其特征在于：以丝素蛋白为材料，与多酚类聚合物在室温条件下均匀混合，借助多酚类化合物与蛋白质生物大分子间的自组装，制备具有粘附性能的丝素蛋白医用生物粘合剂。

2.根据权利要求1所述的一种丝素蛋白医用生物粘合剂的制备方法，其特征在于：具体步骤为：

（1）制备丝素蛋白溶液：将去离子水加热至沸腾后，加入Na₂CO₃对蚕丝进行脱胶处理；烘干后，用溴化锂溶液或氯化钙/无水乙醇/水三元溶液溶解，然后用去离子水透析；透析后的溶液经离心过滤处理得到丝素蛋白溶液；

（2）制备丝素蛋白医用生物粘合剂：将多酚类化合物溶解于Tris-HCl缓冲液或水中，室温环境下搅拌，得到多酚类聚合物溶液；室温下将步骤（1）制得的丝素蛋白溶液与多酚类聚合物溶液混合均匀，得到湿态粘附能力强的丝素蛋白医用生物粘合剂。

3.根据权利要求2所述的丝素蛋白医用生物粘合剂的制备方法，其特征在于：所述的丝素蛋白溶液的质量分数在0.1%-50%或浓度为0.01mg/ml-500mg/ml之间。

4.根据权利要求2所述的丝素蛋白医用生物粘合剂的制备方法，其特征在于：所述的多酚类聚合物溶液的质量分数在0.1%-500%或浓度为0.01mg/ml-5000mg/ml之间。

5.根据权利要求2所述的丝素蛋白医用生物粘合剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，加入的多酚类聚合物与丝素蛋白的质量比为1000:1-1:1000。

6.根据权利要求2所述的丝素蛋白医用生物粘合剂的制备方法，其特征在于：所述的多酚类化合物包括但不限定于：儿茶酚、没食子酸、单宁酸、鞣酸、表儿茶素。

7.一种如权利要求1~6任一项所述的制备方法制得的丝素蛋白医用生物粘合剂。