CN109851819B - 一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶及其制备方法 - Google Patents
一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109851819B CN109851819B CN201910176011.8A CN201910176011A CN109851819B CN 109851819 B CN109851819 B CN 109851819B CN 201910176011 A CN201910176011 A CN 201910176011A CN 109851819 B CN109851819 B CN 109851819B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silk fibroin
- preparation
- silk
- solution
- concentrated solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Medicinal Preparation (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
本发明涉及一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶及其制备方法，属于有机高分子聚合物材料技术领域。本发明的可注射丝素蛋白多孔水凝胶的制备方法包括以下步骤：制备丝素蛋白水溶液；将丝素蛋白水溶液进行浓缩，得丝素蛋白浓缩液；搅拌剪切丝素蛋白浓缩液使其预交联，得丝素蛋白流体泡沫；将丝素蛋白流体泡沫注射入模具中，静置后即得。本发明的制备方法模拟天然蚕丝的成型过程，无需添加任何交联剂，操作简单；制得的水凝胶能填充任意形状的缺损，满足不同创伤的复杂形状，降低植入体对机体组织的侵入性；在注射前还可通过混合方式，与特效药物和生物活性物质复合，构建成水凝胶药物缓释体系。
Description
技术领域
本发明涉及一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶及其制备方法，属于有机高分子聚合物材料技术领域。
背景技术
当前，医用水凝胶的研究引起人们广泛的兴趣，水凝胶材料具有多种生物应用形式，包括药物控制释放载体和组织工程支架等，用以修复缺损的组织和器官。对于组织工程支架，按其成型特点常可分为预成型多孔支架和可注射性材料。前者是将生物材料在体外预先制成与待修复的组织或器官缺损部位相类似的，具有特定形状和一定孔结构的三维多孔细胞支架，而后植入种子细胞，进行组织的构建，再通过手术的方法将此预成型的体系植入体内的缺损部位。待修复的组织或器官缺损部位的形状复杂且非常不规则，因此很难做到预成型支架的形状与修复部位完全相吻合，而且制备过程易受外界环境影响而增加受细菌或病毒感染的风险。另外，通过手术的方法植入构建体，很容易造成植入部位的手术创伤及并发炎症。同预成型多孔支架材料相比，注射型水凝胶材料有其明显的优越性，通过注射的方法将具有一定流动性的生物材料植入体内，很容易充满整个具有不规则形状的缺损部位，手术创伤也非常微小且易于操作。
丝素蛋白材料作为一种应用历史悠久的生物材料，是人类最早利用开发的天然蛋白质材料之一。其中，丝素蛋白为蚕丝的主要构成材料(约占蚕丝质量的70％)，是具有现代科技特点的一种新型绿色生物基材料。相比于其它蛋白质材料和有机聚合物材料，丝素蛋白具有独特而优异的生物、光学和机械性能，包括无人体排斥反应、人体可吸收、溶解和降解速率可调控、高力学强度、来源广泛等，因而在诸多新的前沿领域中扮演着重要的角色。国内外学者对丝素蛋白水凝胶进行了大量的研究，丝素蛋白的凝胶化主要与温度、pH、丝素浓度、离子键、有机溶剂(甘油、乙醇等)和外力(诸如超声和涡旋作用)等因素密切相关。然而，目前的蚕丝蛋白水凝胶在力学性能、制备方法等方面存在诸多限制，获得无交联剂、具有优良力学性能、多孔结构的可注射丝素蛋白水凝胶仍是该领域内的技术难点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶及其制备方法，本发明的制备方法模拟天然蚕丝的成型过程，无需添加任何交联剂，且操作简单；通过丝素蛋白溶液制备、浓缩、搅拌剪切、注射填充等关键工艺，获得无交联剂、孔隙率可调、可原位注射的丝素蛋白水凝胶。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备丝素蛋白水溶液；
(2)将丝素蛋白水溶液进行浓缩，得丝素蛋白浓缩液；
(3)搅拌剪切丝素蛋白浓缩液使其预交联，得丝素蛋白流体泡沫；
(4)将丝素蛋白流体泡沫注射入模具中，静置后即得可注射丝素蛋白多孔水凝胶。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，丝素蛋白水溶液的浓度为1％～10％。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，具体操作为：
(a)将蚕茧置于碳酸钠溶液中加热，进行脱胶，形成蚕丝；
(b)将蚕丝置于超纯水中洗涤，重复数次，进行干燥；
(c)将干燥后的蚕丝浸没于LiBr或者LiSCN溶液中并充分混合，保温，得到丝素蛋白与LiBr或者LiSCN的混合溶液；
(d)将丝素蛋白与LiBr或者LiSCN的混合溶液装入透析袋中，置于超纯水中透析；
(e)透析后，将所述透析袋中的溶液进行离心分离，收集上层清液，最终得到所需的丝素蛋白水溶液。
优选地，所述步骤(a)中，蚕茧为去除蚕蛹的蚕茧壳。
优选地，所述步骤(a)中，蚕茧为整体开口蚕茧或剪碎蚕茧，其中，所述剪碎蚕茧的形状为条形或方形，面积为1mm2～1000mm2。
优选地，所述步骤(a)中，碳酸钠溶液的浓度为0.01～100g/L，蚕茧质量和碳酸钠溶液体积比为10：(1～100)g/L。
优选地，所述步骤(a)中，加热方式为电炉加热或高压锅加热，加热温度为50℃～121℃，加热压强为0.1MPa～2MPa，加热时间为1s～1000h。
优选地，所述步骤(a)中，通过控制加热时间调节丝素蛋白的平均分子量，丝素蛋白平均分子量范围为10KDa～300KDa。
优选地，所述步骤(b)中，洗涤方式为搅拌洗涤或静置浸泡，其中，搅拌洗涤的搅拌方式为机械搅拌或磁力搅拌，磁力搅拌速度为1r/min～2000r/min；单次洗涤过程中，蚕丝和水质量比为1:10～1:1000，时间为1s～200h，每次洗涤后取出蚕丝并挤干，洗涤重复次数为1～50次。
优选地，所述步骤(b)中，干燥方式为自然风干或加热通风干燥，其中，加热通风干燥的加热温度为40℃～100℃，干燥时间为0.1h～100h。
优选地，所述步骤(c)中，LiBr或者LiSCN溶液浓度为0.01g/mL～2g/mL，干燥的丝素质量和LiBr或者LiSCN溶液体积比为(1～100)：100g/mL。
优选地，所述步骤(c)中，保温温度为20℃～100℃，保温时间为0.1h～100h。
优选地，所述步骤(d)中，透析袋规格为10～10000000Da，透析方式为静置透析或磁力搅拌透析，其中，磁力搅拌透析的搅拌速度为1r/min～2000r/min，透析过程中换水的时间间隔为0.1h～100h，每次所换超纯水的体积为1mL～1000L。
优选地，所述步骤(e)中，离心分离的转速为1r/min～40000r/min，时间为1s～10h，离心时的温度为-3℃～10℃。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，具体操作为：将丝素蛋白水溶液灌注在透析袋中，控制水分挥发速度进行浓缩；所述透析袋的规格为10～10000000Da，所述浓缩时的环境温度为0℃～35℃，湿度为10％～90％，所述丝素蛋白浓缩液的浓度为20％～30％。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括在丝素蛋白浓缩液中加入双氧水的步骤，所述双氧水在丝素蛋白浓缩液中的浓度为0.01％～10％。在丝素蛋白浓缩液中加入双氧水，可通过丝素蛋白对双氧水的催化分解作用释放出氧气，从而调节丝素蛋白水凝胶的孔隙率。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括在丝素蛋白浓缩液中加入临床用药物的步骤，所述药物剂型为溶液剂、颗粒剂、粉剂中的至少一种。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，搅拌速度为1r/min～200r/min，搅拌时间为30s～600s。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，丝素蛋白流体泡沫的尺寸为0.1cm3～1000cm3。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)还包括对丝素蛋白流体泡沫在真空环境下进行破壁处理，所述真空压强为0MPa～0.1MPa。对丝素蛋白流体泡沫在真空环境下进行破壁处理，可提高丝素蛋白流体泡沫的孔隙连通性。丝素蛋白流体泡沫可通过医用注射器或具有液体注射功能的设备进行注射，可直接用于注射人体部位，用于手术后药物缓释或伤口空腔填充。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(4)中，静置时间为2min～5h，所述模具为三角形、长方形或球形。丝素蛋白流体泡沫完全固化形成多孔水凝胶的速度可调控，获得的丝素蛋白多孔水凝胶可进行机械加工。
本发明还提供了一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶，所述可注射丝素蛋白多孔水凝胶是根据上述制备方法制得的。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的可注射丝素蛋白多孔水凝胶的制备方法，模拟天然蚕丝的成型过程，无需添加任何交联剂，操作简单；天然蚕丝蛋白溶液在丝腺内经过浓缩，在成丝端口附近的浓度约为30％，其中的丝素蛋白以液晶相分布，并以拉伸剪切方式最终形成蚕茧丝线；通过丝素蛋白水溶液制备、浓缩、搅拌剪切、注射填充等关键工艺，获得无交联剂、孔隙率可调、可原位注射的丝素蛋白水凝胶；此外，通过在丝素蛋白浓缩液中加入双氧水，可进一步控制丝素蛋白流体泡沫的密度和孔隙率；
(2)本发明制备的可注射丝素蛋白多孔水凝胶能填充任意形状的缺损，满足不同创伤的复杂形状，并在很大程度上降低植入体对机体组织的侵入性；在注射前还可通过混合方式，简单方便地与特效药物和生物活性物质复合，构建成水凝胶药物缓释体系；
(3)本发明制备的丝素蛋白多孔水凝胶具有易于注射、力学性能好、操作简单、固化速度可调控、无交联剂、生物兼容性好的特点，可广泛应用于生物支架、药物可控缓释凝胶等方向。
附图说明
图1为丝素蛋白水溶液的制备示意图，其中，1为直接提纯后的丝素蛋白水溶液。
图2为丝素蛋白浓缩液的制备示意图，其中，2为丝素蛋白水溶液的浓缩装置，3为丝素蛋白浓缩液。
图3为丝素蛋白流体泡沫的制备示意图，其中，4为搅拌剪切装置，5为丝素蛋白流体泡沫。
图4为丝素蛋白流体泡沫的注射示意图，其中，5为丝素蛋白流体泡沫，6为注射装置。
图5为丝素蛋白多孔水凝胶支架的成品图。
图6为丝素蛋白流体泡沫的注射示意图，其中，5为丝素蛋白流体泡沫，6为注射装置，7为动物示意(大鼠)。
图7为丝素蛋白流体泡沫的大鼠注射图。
图8为大鼠皮下组织细菌数量的统计图。
图9为不同浓度的丝素蛋白浓缩液用于制备丝素蛋白多孔水凝胶的结果图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例为通过本发明的制备方法制得的丝素蛋白多孔水凝胶。
本实施例所述丝素蛋白多孔水凝胶的制备方法为：
(1)制备丝素蛋白水溶液，示意图如图1所示；
(2)将丝素蛋白水溶液灌注在透析袋中，控制水分挥发速度进行浓缩，得丝素蛋白浓缩液，示意图如图2所示；透析袋的规格为10Da，浓缩时的环境温度为0℃，湿度为10％，丝素蛋白浓缩液的浓度为20％；
(3)搅拌剪切丝素蛋白浓缩液使其预交联，得丝素蛋白流体泡沫，搅拌速度为1r/min，搅拌时间为30s，示意图如图3所示；
(4)将丝素蛋白流体泡沫注射入模具中，静置后即得可注射丝素蛋白多孔水凝胶，静置时间为2min，示意图如图4所示。
其中，丝素蛋白水溶液的具体制备过程如下：
(a)将蚕茧置于碳酸钠溶液中加热，进行脱胶，形成蚕丝；蚕茧为去除蚕蛹的蚕茧壳，为整体开口蚕茧或剪碎蚕茧，剪碎蚕茧的形状为条形或方形，面积为1mm2，通过控制加热时间可以调节丝素蛋白的平均分子量，丝素蛋白平均分子量范围为10KDa，碳酸钠溶液的浓度为0.01g/L，蚕茧质量和碳酸钠溶液体积比为10：1g/L，加热方式为电炉加热或高压锅加热，加热温度为50℃，加热压强为0.1MPa，加热时间为1s；
(b)将蚕丝置于超纯水中洗涤，重复数次，进行干燥；洗涤方式为搅拌洗涤或静置浸泡，其中，搅拌洗涤的搅拌方式为机械搅拌或磁力搅拌，磁力搅拌速度为1r/min；单次洗涤过程中，蚕丝和水质量比为1:10，时间为1s，每次洗涤后取出蚕丝并挤干，洗涤重复次数为1次；干燥方式为自然风干或加热通风干燥，其中，加热通风干燥的加热温度为40℃，干燥时间为0.1h；
(c)将干燥后的蚕丝浸没于LiBr溶液中并充分混合，保温，得到丝素蛋白与LiBr的混合溶液；LiBr溶液浓度为0.01g/mL，干燥的丝素质量和LiBr溶液体积比为1：100g/mL；保温温度为20℃，保温时间为0.1h；
(d)将丝素蛋白与LiBr的混合溶液装入透析袋中，置于超纯水中透析；透析袋规格为10Da，透析方式为静置透析或磁力搅拌透析，其中，磁力搅拌透析的搅拌速度为1r/min，透析过程中换水的时间间隔为0.1h，每次所换超纯水的体积为1mL；
(e)透析后，将所述透析袋中的溶液进行离心分离，收集上层清液，最终得到所需的丝素蛋白水溶液；离心分离的转速为1r/min，时间为1s，离心时的温度为-3℃。
该实施例制备得到的丝素蛋白多孔水凝胶具有易于注射、力学性能好、操作简单、固化速度可调控、无交联剂、生物兼容性好的特点，可广泛应用于生物支架、药物可控缓释凝胶等方向。
实施例2
本实施例为通过本发明的制备方法制得的丝素蛋白多孔水凝胶。
本实施例所述丝素蛋白多孔水凝胶的制备方法为：
(1)制备丝素蛋白水溶液；
(2)将丝素蛋白水溶液灌注在透析袋中，控制水分挥发速度进行浓缩，得丝素蛋白浓缩液；透析袋的规格为10000000Da，浓缩时的环境温度为35℃，湿度为90％，丝素蛋白浓缩液的浓度为30％；
(3)搅拌剪切丝素蛋白浓缩液使其预交联，得丝素蛋白流体泡沫，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为600s；
(4)将丝素蛋白流体泡沫注射入模具中，静置后即得可注射丝素蛋白多孔水凝胶，静置时间为5h。
其中，丝素蛋白水溶液的具体制备过程如下：
(a)将蚕茧置于碳酸钠溶液中加热，进行脱胶，形成蚕丝；蚕茧为去除蚕蛹的蚕茧壳，为整体开口蚕茧或剪碎蚕茧，剪碎蚕茧的形状为条形或方形，面积为1000mm2，通过控制加热时间可以调节丝素蛋白的平均分子量，丝素蛋白平均分子量范围为300Kda，碳酸钠溶液的浓度为100g/L，蚕茧质量和碳酸钠溶液体积比为10：100g/L，加热方式为电炉加热或高压锅加热，加热温度为121℃，加热压强为2MPa，加热时间为1000h；
(b)将蚕丝置于超纯水中洗涤，重复数次，进行干燥；洗涤方式为搅拌洗涤或静置浸泡，其中，搅拌洗涤的搅拌方式为机械搅拌或磁力搅拌，磁力搅拌速度为2000r/min；单次洗涤过程中，蚕丝和水质量比为1:1000，时间为200h，每次洗涤后取出蚕丝并挤干，洗涤重复次数为50次；干燥方式为自然风干或加热通风干燥，其中，加热通风干燥的加热温度为100℃，干燥时间为100h；
(c)将干燥后的蚕丝浸没于LiBr溶液中并充分混合，保温，得到丝素蛋白与LiBr的混合溶液；LiBr溶液浓度为2g/mL，干燥的丝素质量和LiBr溶液体积比为100：100g/mL；保温温度为100℃，保温时间为100h；
(d)将丝素蛋白与LiBr的混合溶液装入透析袋中，置于超纯水中透析；透析袋规格为10000000Da，透析方式为静置透析或磁力搅拌透析，其中，磁力搅拌透析的搅拌速度为2000r/min，透析过程中换水的时间间隔为100h，每次所换超纯水的体积为1000L；
(e)透析后，将所述透析袋中的溶液进行离心分离，收集上层清液，最终得到所需的丝素蛋白水溶液；离心分离的转速为40000r/min，时间为10h，离心时的温度为10℃。
该实施例制备得到的丝素蛋白多孔水凝胶具有易于注射、力学性能好、操作简单、固化速度可调控、无交联剂、生物兼容性好的特点，可广泛应用于生物支架、药物可控缓释凝胶等方向。
实施例3
本实施例为通过本发明的制备方法制得的丝素蛋白多孔水凝胶。
本实施例所述丝素蛋白多孔水凝胶的制备方法为：
(1)制备丝素蛋白水溶液；
(2)将丝素蛋白水溶液灌注在透析袋中，控制水分挥发速度进行浓缩，得丝素蛋白浓缩液；透析袋的规格为500000Da，浓缩时的环境温度为20℃，湿度为50％，丝素蛋白浓缩液的浓度为25％；
(3)搅拌剪切丝素蛋白浓缩液使其预交联，得丝素蛋白流体泡沫，搅拌速度为100r/min，搅拌时间为300s；
(4)将丝素蛋白流体泡沫注射入模具中，静置后即得可注射丝素蛋白多孔水凝胶，静置时间为2h。
其中，丝素蛋白水溶液的具体制备过程如下：
(a)将蚕茧置于碳酸钠溶液中加热，进行脱胶，形成蚕丝；蚕茧为去除蚕蛹的蚕茧壳，为整体开口蚕茧或剪碎蚕茧，剪碎蚕茧的形状为条形或方形，面积为500mm2，通过控制加热时间可以调节丝素蛋白的平均分子量，丝素蛋白平均分子量范围为100Kda，碳酸钠溶液的浓度为50g/L，蚕茧质量和碳酸钠溶液体积比为10：50g/L，加热方式为电炉加热或高压锅加热，加热温度为80℃，加热压强为1MPa，加热时间为50h；
(b)将蚕丝置于超纯水中洗涤，重复数次，进行干燥；洗涤方式为搅拌洗涤或静置浸泡，其中，搅拌洗涤的搅拌方式为机械搅拌或磁力搅拌，磁力搅拌速度为1000r/min；单次洗涤过程中，蚕丝和水质量比为1:500，时间为5h，每次洗涤后取出蚕丝并挤干，洗涤重复次数为20次；干燥方式为自然风干或加热通风干燥，其中，加热通风干燥的加热温度为60℃，干燥时间为50h；
(c)将干燥后的蚕丝浸没于LiSCN溶液中并充分混合，保温，得到丝素蛋白与LiSCN的混合溶液；LiSCN溶液浓度为1g/mL，干燥的丝素质量和LiSCN溶液体积比为50：100g/mL；保温温度为50℃，保温时间为50h；
(d)将丝素蛋白与LiSCN的混合溶液装入透析袋中，置于超纯水中透析；透析袋规格为500000Da，透析方式为静置透析或磁力搅拌透析，其中，磁力搅拌透析的搅拌速度为1000r/min，透析过程中换水的时间间隔为5h，每次所换超纯水的体积为500L；
(e)透析后，将所述透析袋中的溶液进行离心分离，收集上层清液，最终得到所需的丝素蛋白水溶液；离心分离的转速为2000r/min，时间为2h，离心时的温度为50℃。
该实施例制备得到的丝素蛋白多孔水凝胶具有易于注射、力学性能好、操作简单、固化速度可调控、无交联剂、生物兼容性好的特点，可广泛应用于生物支架、药物可控缓释凝胶等方向。
实施例4
本实施例为通过本发明的制备方法制得的丝素蛋白多孔水凝胶支架。
本实施例所述丝素蛋白多孔水凝胶支架的制备方法为：
(1)制备丝素蛋白水溶液；
(2)将丝素蛋白水溶液灌注在透析袋中，控制水分挥发速度进行浓缩，得丝素蛋白浓缩液；透析袋的规格为10～10000000Da，浓缩时的环境温度为0℃～35℃，湿度为10％～90％，丝素蛋白浓缩液的浓度为20％～30％；
(3)在丝素蛋白浓缩液中加入双氧水，丝素蛋白溶液和双氧水体积比范围为1～100：1，双氧水在丝素蛋白浓缩液中的浓度为0.01％～10％；
(4)搅拌剪切丝素蛋白浓缩液使其预交联，得丝素蛋白流体泡沫，搅拌速度为1r/min～200r/min，搅拌时间为30s～600s；
(5)将丝素蛋白流体泡沫注射入模具中，静置后即得可注射丝素蛋白多孔水凝胶支架，静置时间为2min～5h，支架的成品图如图5所示。
其中，丝素蛋白水溶液的具体制备过程如下：
(a)将蚕茧置于碳酸钠溶液中加热，进行脱胶，形成蚕丝；蚕茧为去除蚕蛹的蚕茧壳，为整体开口蚕茧或剪碎蚕茧，剪碎蚕茧的形状为条形或方形，面积为1mm2～1000mm2，通过控制加热时间可以调节丝素蛋白的平均分子量，丝素蛋白平均分子量范围为10KDa～300Kda，碳酸钠溶液的浓度为0.01～100g/L，蚕茧质量和碳酸钠溶液体积比为10：(1～100)g/L，加热方式为电炉加热或高压锅加热，加热温度为50℃～121℃，加热压强为0.1MPa～2MPa，加热时间为1s～1000h；
(b)将蚕丝置于超纯水中洗涤，重复数次，进行干燥；洗涤方式为搅拌洗涤或静置浸泡，其中，搅拌洗涤的搅拌方式为机械搅拌或磁力搅拌，磁力搅拌速度为1r/min～2000r/min；单次洗涤过程中，蚕丝和水质量比为1:10～1:1000，时间为1s～200h，每次洗涤后取出蚕丝并挤干，洗涤重复次数为1～50次；干燥方式为自然风干或加热通风干燥，其中，加热通风干燥的加热温度为40℃～100℃，干燥时间为0.1h～100h；
(c)将干燥后的蚕丝浸没于LiBr溶液中并充分混合，保温，得到丝素蛋白与LiBr的混合溶液；LiBr溶液浓度为0.01g/mL～2g/mL，干燥的丝素质量和LiBr溶液体积比为(1～100)：100g/mL；保温温度为20℃～100℃，保温时间为0.1h～100h；
(d)将丝素蛋白与LiBr的混合溶液装入透析袋中，置于超纯水中透析；透析袋规格为10～10000000Da，透析方式为静置透析或磁力搅拌透析，其中，磁力搅拌透析的搅拌速度为1r/min～2000r/min，透析过程中换水的时间间隔为0.1h～100h，每次所换超纯水的体积为1mL～1000L；
(e)透析后，将所述透析袋中的溶液进行离心分离，收集上层清液，最终得到所需的丝素蛋白水溶液；离心分离的转速为1r/min～40000r/min，时间为1s～10h，离心时的温度为-3℃～10℃。
实施例5
本实施例为通过本发明的制备方法制得的载有青霉素的丝素蛋白多孔水凝胶。
本实施例所述丝素蛋白多孔水凝胶的制备方法为：
(1)制备丝素蛋白水溶液；
(2)将丝素蛋白水溶液灌注在透析袋中，控制水分挥发速度进行浓缩，得丝素蛋白浓缩液；透析袋的规格为10～10000000Da，浓缩时的环境温度为0℃～35℃，湿度为10％～90％，丝素蛋白浓缩液的浓度为20％～30％；
(3)在丝素蛋白浓缩液中加入青霉素，添加浓度为(0.01g～0.2g)/5mL；
(4)搅拌剪切丝素蛋白浓缩液使其预交联，得丝素蛋白流体泡沫，搅拌速度为1r/min～200r/min，搅拌时间为30s～600s；
(5)将丝素蛋白流体泡沫直接注射进大鼠伤口皮下，用于手术后杀菌药物青霉素缓释，注射泡沫量为0.5mL，注射示意图如图6和图7所示。
其中，丝素蛋白水溶液的具体制备过程如下：
(a)将蚕茧置于碳酸钠溶液中加热，进行脱胶，形成蚕丝；蚕茧为去除蚕蛹的蚕茧壳，为整体开口蚕茧或剪碎蚕茧，剪碎蚕茧的形状为条形或方形，面积为1mm2～1000mm2，通过控制加热时间可以调节丝素蛋白的平均分子量，丝素蛋白平均分子量范围为10KDa～300Kda，碳酸钠溶液的浓度为0.01～100g/L，蚕茧质量和碳酸钠溶液体积比为10：(1～100)g/L，加热方式为电炉加热或高压锅加热，加热温度为50℃～121℃，加热压强为0.1MPa～2MPa，加热时间为1s～1000h；
(b)将蚕丝置于超纯水中洗涤，重复数次，进行干燥；洗涤方式为搅拌洗涤或静置浸泡，其中，搅拌洗涤的搅拌方式为机械搅拌或磁力搅拌，磁力搅拌速度为1r/min～2000r/min；单次洗涤过程中，蚕丝和水质量比为1:10～1:1000，时间为1s～200h，每次洗涤后取出蚕丝并挤干，洗涤重复次数为1～50次；干燥方式为自然风干或加热通风干燥，其中，加热通风干燥的加热温度为40℃～100℃，干燥时间为0.1h～100h；
(c)将干燥后的蚕丝浸没于LiBr溶液中并充分混合，保温，得到丝素蛋白与LiBr的混合溶液；LiBr溶液浓度为0.01g/mL～2g/mL，干燥的丝素质量和LiBr溶液体积比为(1～100)：100g/mL；保温温度为20℃～100℃，保温时间为0.1h～100h；
(d)将丝素蛋白与LiBr的混合溶液装入透析袋中，置于超纯水中透析；透析袋规格为10～10000000Da，透析方式为静置透析或磁力搅拌透析，其中，磁力搅拌透析的搅拌速度为1r/min～2000r/min，透析过程中换水的时间间隔为0.1h～100h，每次所换超纯水的体积为1mL～1000L；
(e)透析后，将所述透析袋中的溶液进行离心分离，收集上层清液，最终得到所需的丝素蛋白水溶液；离心分离的转速为1r/min～40000r/min，时间为1s～10h，离心时的温度为-3℃～10℃。
术后7天将大鼠伤口部位的皮下组织切下后做组织匀浆处理，在琼脂培养基上培养24小时后做计数统计，统计结果如图8所示。由图8可知，负载青霉素的丝素蛋白泡沫具有显著杀菌效果，有效实现了术后杀菌的效果。
实施例6
不同浓度的丝素蛋白浓缩液对制备丝素蛋白水凝胶的影响
本实施例丝素蛋白水凝胶的制备方法同实施例1，区别仅在于丝素蛋白浓缩液的浓度不同。考察丝素蛋白浓缩液的浓度分别为8.6％、12.5％、22.5％、28.5％时，用于制备丝素蛋白多孔水凝胶的结果，试验结果如图9所示。由图9可知，丝素蛋白浓缩液的浓度低于20％时，制备的溶液获得丝素蛋白多孔水凝胶形貌不完整，或者完全不能固化成凝胶；丝素蛋白浓缩液的浓度高于30％时，在搅拌过程中会凝胶化(未在图中给出)。因此，本发明丝素蛋白浓缩液的浓度优选为20％～30％。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备丝素蛋白水溶液；
(2)将丝素蛋白水溶液进行浓缩，得丝素蛋白浓缩液；
(3)搅拌剪切丝素蛋白浓缩液使其预交联，得丝素蛋白流体泡沫；
(4)将丝素蛋白流体泡沫注射入模具中，静置后即得可注射丝素蛋白多孔水凝胶；
所述步骤(2)中，具体操作为：将丝素蛋白水溶液灌注在透析袋中，控制水分挥发速度进行浓缩；所述透析袋的规格为10～10000000Da，所述浓缩时的环境温度为0℃～35℃，湿度为10％～90％，所述丝素蛋白浓缩液的浓度为20％～30％。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，丝素蛋白水溶液的浓度为1％～10％。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括在丝素蛋白浓缩液中加入双氧水的步骤，所述双氧水在丝素蛋白浓缩液中的浓度为0.01％～10％。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括在丝素蛋白浓缩液中加入临床用药物的步骤，所述药物剂型为溶液剂、颗粒剂、粉剂中的至少一种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，搅拌速度为1r/min～200r/min，搅拌时间为30s～600s。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，丝素蛋白流体泡沫的尺寸为0.1cm3～1000cm3。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括对丝素蛋白流体泡沫在真空环境下进行破壁处理，所述真空压强为0MPa～0.1MPa。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，静置时间为2min～5h。
9.一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶，其特征在于，所述可注射丝素蛋白多孔水凝胶是根据权利要求1～8任一项所述的制备方法制得的。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910176011.8A CN109851819B (zh) | 2019-03-08 | 2019-03-08 | 一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910176011.8A CN109851819B (zh) | 2019-03-08 | 2019-03-08 | 一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109851819A CN109851819A (zh) | 2019-06-07 |
| CN109851819B true CN109851819B (zh) | 2021-10-29 |
Family
ID=66900296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910176011.8A Active CN109851819B (zh) | 2019-03-08 | 2019-03-08 | 一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109851819B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112159532B (zh) * | 2020-07-03 | 2022-12-27 | 中国科学院大学温州研究院(温州生物材料与工程研究所) | 一种含氧水凝胶敷料及其制备和用途 |
| CN113549227B (zh) * | 2021-06-15 | 2023-12-08 | 中芯生物科技(浙江)有限公司 | 化学交联水凝胶及其微球、制备方法与应用 |
| CN113603903B (zh) * | 2021-08-04 | 2023-10-10 | 上海曜爱生物科技有限公司 | 一种可填充用的丝素蛋白凝胶的制备及应用 |
| CN114601977B (zh) * | 2022-03-28 | 2024-01-16 | 西湖大学 | 一种乳清蛋白生物体植入物材料及其制备方法，以及由其制成的生物体植入物 |
| CN115737915A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-03-07 | 刘玉增 | 一种可注射骨填充材料及其制备方法 |
| CN116574283B (zh) * | 2023-07-12 | 2023-10-10 | 江西丝科生物科技有限公司 | 蚕丝蛋白块材的制备方法及蚕丝蛋白块材 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104363931A (zh) * | 2011-11-09 | 2015-02-18 | 塔夫茨大学信托人 | 可注射丝素蛋白粒子及其用途 |
| CN106178131A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-12-07 | 南通纺织丝绸产业技术研究院 | 一种丝素蛋白气凝胶的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2562415C (en) * | 2003-04-10 | 2015-10-27 | Tufts University | Concentrated aqueous silk fibroin solutions free of organic solvents and uses thereof |
-
2019
- 2019-03-08 CN CN201910176011.8A patent/CN109851819B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104363931A (zh) * | 2011-11-09 | 2015-02-18 | 塔夫茨大学信托人 | 可注射丝素蛋白粒子及其用途 |
| CN106178131A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-12-07 | 南通纺织丝绸产业技术研究院 | 一种丝素蛋白气凝胶的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109851819A (zh) | 2019-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109851819B (zh) | 一种可注射丝素蛋白多孔水凝胶及其制备方法 | |
| CN103877617B (zh) | 可注射蚕丝素蛋白-海藻酸盐双交联水凝胶及其制备方法和使用方法 | |
| CN110330797A (zh) | 一种光交联双改性的丝素蛋白-明胶复合生物墨水及其制备方法和应用 | |
| CN106729980B (zh) | 一种用于外周神经修复的仿生神经移植物及其制备方法 | |
| US10434216B2 (en) | Ultra-thin film silk fibroin/collagen composite implant and manufacturing method therefor | |
| US11511018B2 (en) | Conductive biomimetic skin scaffold material with self-repairing function and a method of preparing the same | |
| CN101824160A (zh) | 一种壳聚糖/聚乙烯醇/聚乳酸共混多孔膜的制备方法 | |
| CN104892962A (zh) | 一种巯基/二硫键可控自交联透明质酸水凝胶的制备方法及其应用 | |
| CN113679888A (zh) | 光固化成型复合水凝胶基质前驱体及其制备方法和带有其的支架 | |
| CN106421902B (zh) | 一种快速凝胶化丝素蛋白溶液及其制备方法 | |
| CN111821514B (zh) | 一种丝素丝胶蛋白复合膜及其制备方法 | |
| CN107041971A (zh) | 一种基于三维打印的蚕丝蛋白/明胶支架材料及其制备方法 | |
| CN114344564B (zh) | 一种仿生多通道电活性神经导管及其制备方法 | |
| CN112980001B (zh) | 一种胶原蛋白复合透明质酸凝胶、细胞外基质仿生材料及制备方法 | |
| CN107789674B (zh) | 具有多孔微球结构的复合生物膜材料的制备方法及其产品和应用 | |
| CN109125808A (zh) | 一种可生物降解的胶原基角膜替代物及其制备方法 | |
| Chen et al. | Designing biomimetic scaffolds for skin tissue engineering | |
| CN111632198A (zh) | 一种自交联透明质酸和明胶复合水凝胶注射剂及其制备方法和应用 | |
| CN114316167B (zh) | 可负载间充质干细胞上清液成分的可注射光增强自愈合水凝胶及其制备方法 | |
| CN108210985A (zh) | 一种基于人源胶原蛋白的高强度医用水凝胶及其制备方法 | |
| CN110698866A (zh) | 一种超声介导丝素蛋白复合胶原水凝胶及其制备方法 | |
| CN108409992B (zh) | 丝素蛋白块材及其制备方法 | |
| CN104548196A (zh) | 一种基于乙烯基-巯基交联的组织工程支架材料及其制备方法 | |
| CN111823569A (zh) | 一种基于丝素蛋白3d打印的生物支架及其制备方法和应用 | |
| CN103948963B (zh) | 一种适用于人体脏器构建用的组织工程支架及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |