CN114835933A - Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜制备方法及制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Pluronic(普朗尼克)高分子高韧性丝素复合透明薄膜制备方法及制品,方法包括以下步骤:蚕茧经弱碱溶液脱胶后,用三元溶液溶解,经去离子水透析后,得到再生丝素蛋白溶液;将得到的溶液离心处理,滤除杂质后与Pluronic高分子产品溶液按照一定质量比混合均匀;将得到的混合溶液去除气泡,而后进行固化处理;将得到的固化后的透明薄膜取出并放置于恒温真空烘箱内退火处理;将得到的退火后的薄膜取出;制成的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜,具有良好的生物相容性和安全性、稳定性强、可塑性强、亲肤性好、绿色环保、易于与伤口分离,不易粘附伤口、增加皮肤通透性,与皮肤相溶性佳,促进外用药剂的吸收等优点,可用于创伤修复。
Description
技术领域
本发明涉及外科用品技术领域,更具体地说,涉及一种Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜制备方法及制品。
背景技术
近年来,创伤修复已成为科学界的研究热点之一,目前的研究显示人体皮肤创伤修复的难点在于释药缓慢,愈合时间长,敷料不贴合皮肤,与伤口黏连,造成二次受伤,伤口不透气,敷料使用原料不环保,长期使用对人体有害等;天然丝素膜由于其亲肤性好、生物相容性好、绿色环保等优点,已经成为未来创伤敷料市场的新星,具有相当强大的发展潜力,但是由于纯丝素膜的机械性能较差,释放药物能力不够显著,易与伤口黏连等缺点在创伤修复领域发展受限,目前亟需一款各方面性能优异的创伤敷料。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜制备方法,还提供了一种Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜制品。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
构造一种Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,包括以下步骤:
第一步:蚕茧经弱碱溶液脱胶后,用三元溶液溶解,经去离子水透析后,得到再生丝素蛋白溶液;
第二步:将第一步得到的溶液离心处理,滤除杂质后与Pluronic高分子产品溶液按照一定质量比混合均匀;
第三步:将第二步得到的混合溶液去除气泡,而后进行固化处理;
第四步:将第三步得到的固化后的透明薄膜取出并放置于恒温真空烘箱内退火处理;
第五步:将第四步得到的退火后的薄膜取出。
本发明所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其中,所述第四步中,退火采用高温水蒸汽退火,且退火条件为:
有均匀的水蒸汽产生,温度在60-90℃,时间为10-14h。
本发明所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其中,所述第二步中质量比为10~50:1。
本发明所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其中,所述第二步中混合后溶液总体积为10-20ml。
本发明所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其中,所述第三步中固化处理的方法为:
将混合溶液倒入聚苯乙烯平皿中,放置于真空干燥烘箱,设置烘箱温度条件是25~37℃,100%(Relative Humidity,RH),12-24h。
本发明所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其中,所述第一步中,三元溶液的成分CaCl2、C2H5OH和H2O,质量分数比例为1:2:8。
本发明所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其中,所述第二步中还包括方法:测试离心处理后溶液的浓度;
获取浓度的方法为:将多管设定体积的离心处理后溶液冻干后称量每管丝素蛋白的重量,分别计算浓度后取平均值。
本发明所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其中,所述第二步中离心处理速率为8000~10000rpm,离心的时间是8-12min。
本发明所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其中,所述第一步中,去离子水透析处理的时间不少于3天。
一种Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜制品,其中,所述Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜制品由如上述Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法制成。
本发明的有益效果在于:应用本申请的方式方法制成的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜,具有良好的生物相容性和安全性、稳定性强、可塑性强、亲肤性好、绿色环保、易于与伤口分离,不易粘附伤口、增加皮肤通透性,与皮肤相溶性佳,促进外用药剂的吸收等诸多优点,可用于创伤修复。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他附图:
图1是本发明较佳实施例的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法流程图;
图2是本发明较佳实施例的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法几种常见Pluronic高子系列结构图;
图3是本发明较佳实施例的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法的丝素蛋白复合膜的实物照片(图a为纯丝素膜,图b为Pluronic F127丝素复合透明薄膜);
图4是本发明较佳实施例的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法部分丝素蛋白复合膜扫描电镜图(图a为纯丝素膜,图e为其侧面图;图b为SF:PluronicF127=20:1质量分数的丝素复合透明薄膜,图f为其侧面图;图c为SF:Pluronic F127=30:1质量分数的丝素复合透明薄膜,图g为其侧面图;图d为SF:Pluronic F127=40:1质量分数的丝素复合透明薄膜,图h为其侧面图;);
图5是本发明较佳实施例的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法不同丝素蛋白复合膜的应力应变测试图;
图6是本发明较佳实施例的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法不同丝素蛋白复合膜的透光性能测试图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
本发明较佳实施例的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,如图1所示,包括以下步骤:
S01:蚕茧经弱碱溶液脱胶后,用三元溶液溶解,经去离子水透析后,得到再生丝素蛋白溶液;
S02:将第一步得到的溶液离心处理,滤除杂质后与Pluronic高分子产品溶液按照一定质量比混合均匀;
S03:将第二步得到的混合溶液去除气泡,而后进行固化处理;
S04:将第三步得到的固化后的透明薄膜取出并放置于恒温真空烘箱内退火处理;
S05:将第四步得到的退火后的薄膜取出;
应用本申请的方式方法制成的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜,具有良好的生物相容性和安全性、稳定性强、可塑性强、亲肤性好、绿色环保、易于与伤口分离,不易粘附伤口、增加皮肤通透性,与皮肤相溶性佳,促进外用药剂的吸收等诸多优点,可用于创伤修复;
家蚕蚕丝是由家蚕合成与分泌的天然动物蛋白,来源广泛,丝素蛋白(silkfibrion,SF)即丝芯蛋白,是蚕丝中主要的组成成分,约占蚕丝质量的70%—80%,其余为丝胶蛋白及少量茧丝蜡、灰分、碳水化合物等,可通过蚕丝脱胶获得丝素,丝素蛋白具有良好的生物相容性,由20种人体可吸收的氨基酸组成,最终降解产物为氨基酸或小肽,易被细胞吸收或吞噬,不会引起明显的免疫反应,能够支持多种细胞的生长;本发明以生物相容性能优良的天然蚕丝为原材料,保证复合透明薄膜的生物安全性能,并且整个制备方法及制备过程简单快捷,蚕丝来源广泛,复合透明薄膜的制备周期短,成功率高;
本发明筛选了几种常见的不同比例的Pluronic高分子到丝素溶液中,通过一系列的理化表征发现它是聚氧化乙烯与聚氧化丙烯醚组成的三嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO),其分子中间为疏水,两侧为亲水的,因此是一种非离子型高分子表面活性剂。添加一定量Pluronic(泊洛沙姆)与丝素蛋白形成交联结构体,不仅能够增强丝素薄膜的机械性能(其中,添加丝素和Pluronic F127质量分数比例为40:1时显著增强),还可以增加皮肤通透性,与皮肤相溶性佳,促进外用药剂的吸收;最重要的一点是,普朗尼克与丝素蛋白形成的两亲性交联体可以在薄膜外形成一层隔绝层,解决了传统纯丝素蛋白或者其他纱布类敷料与伤口易于黏连,换药时造成二次损伤的缺点,极大程度解决了目前创伤修复的一大难题。另一方面泊洛沙姆无毒,已经被FDA批准可应用于医疗设备,对皮肤粘膜无刺激性、过敏性,对人体十分安全,可随肾脏排出。
优选的,第四步中,退火采用高温水蒸汽退火,且退火条件为:
有均匀的水蒸汽产生,温度在60-90℃,时间为10-14h;
蚕丝中提取的天然高分子材料,二级分子结构主要为α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲,形成2种不同的晶体构象方式SilkⅠ和SilkⅡ,SilkⅠ主要是α-螺旋、β-转交和无规卷曲结构,SilkⅡ主要是β-折叠结构,两种形态在一定外界条件下可相互转换。其中,β-折叠可作为材料的增韧填料和物理交联点,通过设计β折叠含量可有效控制丝素制品的可降解性。但是,受限于其高结晶度和无规卷曲的低塑性,传统高结晶度的丝素薄膜常表现为脆性,难以有效应用于临床的创伤修复中。因而本发明使用了一种新的物理方法——温度控制的水蒸气退火(Temperature Controlled Water Vapour Annealing,TCWVA)来控制纤维蛋白的结构。这种非化学的、相对简单的、全基于水的方法可以通过控制结构特征精确地控制蛋白质材料的力学性能、热稳定性、酶降解性和蛋白质材料之间的干细胞相互作用。对于低温退火样品(如4~37℃),通过傅里叶红外光谱图观察到丝素内部从非晶体到SilkI,再到SilkⅡ结构的转变。在初始退火时间(如30分钟),可溶性随机螺旋为主的丝样品首先转化为不溶性螺旋为主的SilkI结构。蒸汽退火时间延长之后,部分SilkI结构过渡成以SilkII结构为主。此外,4℃水蒸气退火只在薄膜中产生少量的薄片晶体结构(~14%),退火12h后得到稳定的主要SilkI材料。这表明,4℃的水蒸汽可能不能提供足够的能量来帮助丝分子通过SilkI的能量屏障向SilkII过渡。对于较高的退火样品(>40℃),因为β-折叠转变在几分钟内迅速发生,中间介导SilkI结构不容易被检测到。与广泛使用的化学诱导结晶和交联方法(甲醇、乙醇或有机酸处理)相比,这种绿色方法代表了蛋白质生物材料制造的一个重大改进;
可以理解的是,退火的方式还可以选用低温退火,只是得到的最终产品的性能相对于上述的高温水蒸汽退火要差一些。
优选的,第二步中质量比为10~50:1。
优选的,第二步中混合后溶液总体积为10-20ml。
优选的,三元溶液的成分CaCl2、C2H5OH和H2O,三者的质量分数比例为1:2:8。
优选的,第三步中对混合溶液去除气泡可以采用枪头来实现;
优选的,第三步中固化处理的方法为:
将混合溶液倒入聚苯乙烯平皿中,放置于真空干燥烘箱,设置烘箱温度条件是25~37℃,100%(Relative Humidity,RH),12-24h。
优选的,第一步中,三元溶液的成分CaCl2、C2H5OH和H2O,质量分数比例为1:2:8。
优选的,第二步中还包括方法:测试离心处理后溶液的浓度;
获取浓度的方法为:将多管设定体积的离心处理后溶液冻干后称量每管丝素蛋白的重量,分别计算浓度后取平均值;
例如采用:是将3管10ml的丝素蛋白溶液冻干,称量每管丝素蛋白的重量,计算浓度,取平均值。
优选的,第二步中离心处理速率为8000~10000rpm,离心的时间是8-12min。
离心后溶液,较佳的采用布氏漏斗进行过滤,检测完浓度后,可以将溶液在冰箱中4℃保存待用;
优选的,第一步中,去离子水透析处理的时间不少于3天。
优选的,最终退火后获得的薄膜用镊子小心揭下后,可置于干燥箱中进行保存;
一种Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜制品,其中,Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜制品由如上述Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法制成。
制成的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜具有显著的力学性能、透光率、透湿性、流体处理能力。具有良好的生物相容性和安全性、稳定性强、可塑性强、亲肤性好、绿色环保、易于与伤口分离,不易粘附伤口、增加皮肤通透性,与皮肤相溶性佳,促进外用药剂的吸收等诸多优点。
性能试验,如图2-6所示:
一、电镜表征试验:实施例中的复合透明薄膜的形貌通过扫描电镜观察。正面形貌:首先将复合透明薄膜用刀片随意划分成大小不等的碎片,然后将薄片经过真空喷铂处理;侧面形貌:首先将复合透明薄膜用液氮冻碎,然后挑选合适大小的碎片经过真空喷铂处理,最后进行实验。
图3为复合透明薄膜的扫描电镜图。从得到的电镜图片可以看出,纯丝素膜表面光滑干净,几乎无杂质存在;加入Pluronic高分子的丝素膜表面药物分布均匀,无明显聚集现象,说明药物与丝素膜结合成功。
二、机械性能试验:施加不同大小拉力,测试不同Pluronic高分子—高韧性丝素复合透明薄膜的应变程度;同时以丝素膜作对比。
图4为不同Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜和丝素膜的应力应变测试图,从中可以看出随着丝素蛋白与Pluronic高分子的质量分数比例从10~50:1缩小时,其机械强度先增大后减小,其中在SF:Pluronic=30:1的质量分数比时,所有的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜机械性能都比纯丝素膜高;PluronicF127复合丝素膜的机械性能在SF:Pluronic F127=40:1的质量分数比时增加近2倍。
图5和图6分别为不同丝素蛋白复合膜的应力应变测试比对图和透光性能测试比对图;
综上,本发明合成的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜较纯丝素膜具有良好的生物相容性和安全性、稳定性强、可塑性强、亲肤性好、绿色环保、易于与伤口分离,不易粘附伤口、增加皮肤通透性,与皮肤相溶性佳,促进外用药剂的吸收等诸多优点。
所采用的温度控制的水蒸气退火,这种非化学的、相对简单的、完全基于水的方法可以通过控制结构特征精确地控制蛋白质材料的力学性能、热稳定性、酶降解性和蛋白质材料之间的干细胞相互作用。与广泛使用的化学诱导结晶和交联方法(甲醇、乙醇或有机酸处理)相比,这种绿色方法代表了蛋白质生物材料制造的一个重大改进。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步:蚕茧经弱碱溶液脱胶后,用三元溶液溶解,再经去离子水透析,得到再生丝素蛋白溶液;
第二步:将第一步得到的溶液离心处理,滤除杂质后与Pluronic高分子产品溶液按照一定质量比混合均匀;
第三步:将第二步得到的混合溶液去除气泡,而后进行固化处理;
第四步:将第三步得到的固化后的透明薄膜取出并放置于恒温真空烘箱内退火处理;
第五步:将第四步得到的退火后的薄膜取出。
2.根据权利要求1所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其特征在于,所述第四步中,退火采用高温水蒸汽退火,且退火条件为:
有均匀的水蒸汽产生,温度在60-90℃,时间为10-14h。
3.根据权利要求1或2所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其特征在于,所述第二步中质量比为10~50:1。
4.根据权利要求3所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其特征在于,所述第二步中混合后溶液总体积为10-20ml。
5.根据权利要求1或2所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其特征在于,所述第三步中固化处理的方法为:
将混合溶液倒入聚苯乙烯平皿中,放置于真空干燥烘箱,设置烘箱温度条件是25~37℃,100%RH,12-24h。
6.根据权利要求1或2所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其特征在于,所述第一步中,三元溶液的成分CaCl2、C2H5OH和H2O,质量分数比例为1:2:8。
7.根据权利要求1或2所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其特征在于,所述第二步中还包括方法:测试离心处理后溶液的浓度;
获取浓度的方法为:将多管设定体积的离心处理后溶液冻干后称量每管丝素蛋白的重量,分别计算浓度后取平均值。
8.根据权利要求1或2所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其特征在于,所述第二步中离心处理速率为8000~10000rpm,离心的时间是8-12min。
9.根据权利要求1或2所述的Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法,其特征在于,所述第一步中,去离子水透析处理的时间不少于3天。
10.一种Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜制品,其特征在于,所述Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜制品由如权利要求1-9任一所述Pluronic高分子高韧性丝素复合透明薄膜的制备方法制成。
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- 2022-05-20 CN CN202210553347.3A patent/CN114835933A/zh active Pending
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PB01 | Publication | ||
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