CN115403817A - 一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物医学材料技术领域，具体涉及一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，制备改性丝素蛋白和聚二甲基硅氧烷模具；利用所述改性丝素蛋白制备预聚物溶液，并进行预处理，得到处理聚物溶液；向所述处理聚物溶液内添加反应剂，得到混合溶液，并将所述混合溶液加入所述聚二甲基硅氧烷模具内制冷，得到凝胶胚料；将所述凝胶胚料解冻后放入甲醇溶液浸泡，取出所述凝胶胚料进行冲洗，得到待灭菌凝胶；将所述待灭菌凝胶置于高温高压灭菌锅中进行灭菌处理，得到最终凝胶，该方法通过将材料浸泡在甲醇溶液中，诱导未发生反应的丝素蛋白的构象转变，进一步形成双交联的凝胶孔壁，可耐高温高压灭菌。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学材料技术领域，尤其涉及一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法。
背景技术
水凝胶是由亲水的高分子化合物通过物理或者化学方法制得，能在溶液中溶胀且长时间保持水分的三维网络聚合物，普通的生物医用水凝胶材料很难通过高压蒸汽法进行灭菌，因为传统的水凝胶的主要成分是水，当水在高分子网络中沸腾时，凝胶网络结构将会被破坏。
目前用于生物医学领域的水凝胶灭菌方法一般采用75％酒精浸泡、环氧乙烷灭菌或者紫外线辐照灭菌，但这些方法存在普遍灭菌不彻底、灭菌剂残留以及对凝胶的结构造成影响的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，旨在解决传统凝胶制备灭菌不彻底的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，制备改性丝素蛋白和聚二甲基硅氧烷模具；
利用所述改性丝素蛋白制备预聚物溶液，并对所述预聚物溶液进行预处理，得到处理聚物溶液；
向所述处理聚物溶液内添加四甲基乙二胺和过硫酸铵反应剂，得到混合溶液，并将所述混合溶液加入所述聚二甲基硅氧烷模具内制冷，得到凝胶胚料；
将所述凝胶胚料进行解冻，解冻后将所述凝胶胚料放入甲醇溶液浸泡，最后取出所述凝胶胚料进行冲洗，得到待灭菌凝胶；
将所述待灭菌凝胶置于高温高压灭菌锅中进行灭菌处理，得到最终凝胶。
其中，所述利用所述改性丝素蛋白制备预聚物溶液，并对所述预聚物溶液进行预处理，得到处理聚物溶液的具体方式：
利用所述改性丝素蛋白制备预聚物溶液；
将所述预聚物溶液进行水浴加热处理，得到加热溶液；
将所述加热溶液置于冰水混合物内冷却，得到处理聚物溶液。
其中，所述反应剂为铵类反应剂，包括四甲基乙二胺和过硫酸铵。
其中，所述将所述凝胶胚料进行解冻，解冻后将所述凝胶胚料放入甲醇溶液浸泡，最后取出所述凝胶胚料进行冲洗，得到待灭菌凝胶的具体方式：
用去离子水解冻所述凝胶胚料，将解冻后的所述凝胶胚料置于甲醇溶液中；
从甲醇溶液中取出所述凝胶胚料，用去离子水清洗，得到待灭菌凝胶。
其中，所述高温高压灭菌锅的灭菌参数为压力为0.11Mpa，温度为121℃，灭菌时间为20分钟。
本发明的一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，制备改性丝素蛋白和聚二甲基硅氧烷模具，利用所述改性丝素蛋白制备预聚物溶液，并对所述预聚物溶液进行预处理，得到处理聚物溶液，向所述处理聚物溶液内添加四甲基乙二胺和过硫酸铵反应剂，得到混合溶液，并将所述混合溶液加入所述聚二甲基硅氧烷模具内制冷，得到凝胶胚料，将所述凝胶胚料进行解冻，解冻后将所述凝胶胚料放入甲醇溶液浸泡，最后取出所述凝胶胚料进行冲洗，得到待灭菌凝胶，将所述待灭菌凝胶置于高温高压灭菌锅中进行灭菌处理，得到最终凝胶，该方法在丝素蛋白大分子单体上引入双键，在引发剂和催化剂的共同作用下，在低温发生冷冻聚合，在冰晶周围形成高度互通、连续致密的聚合物网络，待冰晶融化后，形成具有多孔结构的冷冻凝胶材料。随后，再将冷冻凝胶材料浸泡在甲醇溶液中，诱导未发生反应的丝素蛋白的构象转变，进一步形成具有“物理-化学”双交联的凝胶孔壁，通过双交联孔壁赋予了冷冻凝胶在高温高压灭菌过程中的稳定性，在生物医学领域具有很大的应用潜力，解决传统凝胶制备灭菌不彻底的问题。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备流程示意图
图2为根据本发明制备的丝素蛋白冷冻凝胶灭菌前和灭菌后的红外光谱以及X射线衍射图谱
图3为根据本发明制备的丝素蛋白冷冻凝胶灭菌前和灭菌后的扫描电子显微镜观察照片。
图4为根据本发明制备的丝素蛋白冷冻凝胶灭菌前和灭菌后的形状记忆功能的照片。
图5是本发明提供一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1至图5，本发明提供一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，包括以下步骤：
S1制备改性丝素蛋白和聚二甲基硅氧烷模具；
具体的，制备改性丝素蛋白：将4g脱胶蚕丝完全溶解于21g溴化锂溶液(25mL去离子水)中，放在60℃恒温箱至澄清透明后取出，缓慢滴加1.5mL甲基丙烯酸缩水甘油酯溶液，并在60℃下(水浴加热)以300rpm的速度旋转反应3小时。随后，将所得溶液过滤，倒入截流分子量8-14kDa透析袋中透析4天，每天多次更换去离子水，得到改性丝素蛋白，最后，将所述改性丝素蛋白在-80℃下冷冻12h，随后冷冻干燥24h，将其密封储存在-80℃冰箱中以便进一步使用。
制备聚二甲基硅氧烷模具：将聚二甲基硅氧烷预聚物和交联剂按10:1的质量比称量于烧杯中，将其混合均匀后，置于循环水式多用真空泵中抽出空气，30min后取出烧杯并将混合溶液表面的气泡吹破，再置于真空泵中抽出空气，直至混合烧杯中气泡完全消失。将上述混合溶液浇灌至皿中放置于60℃烘箱固化，12h后取出，用打孔器打孔制备得到聚二甲基硅氧烷模具(直径7.8mm、高度5.3mm)，所述聚二甲基硅氧烷模具使用时需先预冷1分钟。
S2利用所述改性丝素蛋白制备预聚物溶液，并对所述预聚物溶液进行预处理，得到处理聚物溶液；
具体方式：
S21利用所述改性丝素蛋白制备预聚物溶液；
具体的，称取100毫克的甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的丝素蛋白于1mL磷酸盐缓冲溶液中，震荡至完全溶解，静置15分钟得到所述预聚物溶液。
S22将所述预聚物溶液进行水浴加热处理，得到加热溶液；
具体的，将所述预聚物溶液置于40℃水浴中7分钟，得到所述加热溶液。
S23将所述加热溶液置于冰水混合物内冷却，得到处理聚物溶液。
具体的，将所述加热溶液置于水浴锅中的预聚物溶液取出置于冰水混合物内1分钟，得到所述处理聚物溶液。
S3向所述处理聚物溶液内添加四甲基乙二胺和过硫酸铵反应剂，得到混合溶液，并将所述混合溶液加入所述聚二甲基硅氧烷模具内制冷，得到凝胶胚料；
具体的，取出所述处理聚物溶液内的所述预聚物溶液加入3微升四甲基乙二胺和50微升的过硫酸铵反应剂，立即微微震荡5秒左右，得到所述混合液，迅速用移液枪将所述混合液加入所述聚二甲基硅氧烷模具内，置于-80℃低温冰箱冷冻15分钟，将所述聚二甲基硅氧烷模具从-80℃冰箱中取出，放于-20℃冰箱中冷冻24小时，所述过硫酸铵反应剂以PBS缓冲液为溶剂，质量浓度为10％的过硫酸铵溶液。
S4将所述凝胶胚料进行解冻，解冻后将所述凝胶胚料放入甲醇溶液浸泡，最后取出所述凝胶胚料进行冲洗，得到待灭菌凝胶；
具体方式：
S41用去离子水解冻所述凝胶胚料，将解冻后的所述凝胶胚料置于甲醇溶液中；
具体的，从所述聚二甲基硅氧烷模具中取出所述凝胶胚料，用去离子水解冻，得到所述凝胶胚料，即丝素冷冻冻凝胶，将所述所述凝胶胚料置于90％(v/v)的甲醇溶液中1小时。
S42从甲醇溶液中取出所述凝胶胚料，用去离子水清洗，得到待灭菌凝胶。
具体的，取出所述冻冻凝胶，用去离子水反复清洗4-5次，每次8-10分钟，得到所述待灭菌凝胶，即具有贯通孔结构的多孔丝素冻凝胶材料。
S5将所述待灭菌凝胶置于高温高压灭菌锅中进行灭菌处理，得到最终凝胶。
具体的，将丝素蛋白冷冻凝胶进行高温高压灭菌，将样品置于高温高压灭菌锅中，灭菌参数设置为压力为0.11Mpa，温度为121℃，灭菌时间持续20分钟，等温度降到60℃左右，将样品取出，用去离子水清洗，得到最终凝胶，即丝素蛋白冷冻凝胶。
以上所揭露的仅为本发明一种专利名称较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备改性丝素蛋白和聚二甲基硅氧烷模具；
利用所述改性丝素蛋白制备预聚物溶液，并对所述预聚物溶液进行预处理，得到处理聚物溶液；
向所述处理聚物溶液内添加四甲基乙二胺和过硫酸铵反应剂，得到混合溶液，并将所述混合溶液加入所述聚二甲基硅氧烷模具内制冷，得到凝胶胚料；
将所述凝胶胚料进行解冻，解冻后将所述凝胶胚料放入甲醇溶液浸泡，最后取出所述凝胶胚料进行冲洗，得到待灭菌凝胶；
将所述待灭菌凝胶置于高温高压灭菌锅中进行灭菌处理，得到最终凝胶。
2.如权利要求1所述的一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，
所述利用所述改性丝素蛋白制备预聚物溶液，并对所述预聚物溶液进行预处理，得到处理聚物溶液的具体方式：
利用所述改性丝素蛋白制备预聚物溶液；
将所述预聚物溶液进行水浴加热处理，得到加热溶液；
将所述加热溶液置于冰水混合物内冷却，得到处理聚物溶液。
3.如权利要求1所述的一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，
所述过硫酸铵反应剂以PBS缓冲液为溶剂，所述过硫酸铵质量浓度为10％。
4.如权利要求1所述的一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，
所述将所述凝胶胚料进行解冻，解冻后将所述凝胶胚料放入甲醇溶液浸泡，最后取出所述凝胶胚料进行冲洗，得到待灭菌凝胶的具体方式：
用去离子水解冻所述凝胶胚料，将解冻后的所述凝胶胚料置于甲醇溶液中；
从甲醇溶液中取出所述凝胶胚料，用去离子水清洗，得到待灭菌凝胶。
5.如权利要求1所述的一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，
所述高温高压灭菌锅的灭菌参数为压力为0.11Mpa，温度为121℃，灭菌时间为20分钟。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221129 |
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