[发明专利]一种蚕丝蛋白和聚L-乳酸的共聚物及其熔融聚合制备方法和应用

说明书

技术领域：

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种蚕丝蛋白和聚L-乳酸的共聚物及其熔融聚合制备方法和应用。

背景技术：

聚乳酸(PLA)是一种生物相容性很好的可生物降解吸收高分子材料，具有优良的力学性能，且其原料可以通过淀粉发酵制备，实现资源的再生。PLA已经被广泛应用于组织工程及其他生物医药领域，其降解产物可参与人体的新陈代谢、毒性低。PLA是疏水性的高分子，对细胞的粘附性较差。纯聚乳酸作为组织工程材料植入生物体后会引起一些温和的炎症反应。聚乳酸的脆性较大，力学强度偏低，且降解周期难于控制。因此，为了提高聚乳酸材料力学性能、生物降解性能和生物相容性，常采用共聚改性法、等离子体表面处理、表面修饰法等对聚乳酸材料进行改性。其中，共聚改性是聚乳酸重要的分子工程方式，通过与其他单体或低聚物的共聚可改变材料的亲水性、结晶性等，聚合物的降解速度可根据共聚物的分子量及共聚单体或低聚物种类及配比等加以控制，从而实现聚乳酸材料在组织工程方面的广泛应用。

聚乳酸的共聚改性工艺路线包括丙交酯/共聚单体的开环聚合和乳酸/共聚单体的共缩聚两种。丙交酯或乳酸与亲水性的单体或聚合物如聚乙二醇、氨基酸、聚肽和多糖类等共聚，在疏水的聚乳酸链段中引入亲水的聚合物链段，可以提高材料的生物相容性，调节其降解速率。

聚氨基酸具有多个活性官能团，可以固定生物活性分子，如蛋白质、糖类、多肽等，其支链可以与小肽、药物或交联剂等连接，促进细胞的粘附和生长。聚氨基酸本身也具有良好的生物相容性和可生物降解性，其降解产物氨基酸对人体无毒害作用。将聚氨基酸链段引入聚乳酸，可降低聚乳酸的结晶度、调节降解性能、提高亲水性。共聚物侧链的反应活性官能团可以吸附蛋白质、糖类、多肽等，使整个共聚物大分子链获得特定的氨基酸顺序以便细胞识别，从而有效固定生物活性因子，提高聚乳酸与细胞的亲和性。

乳酸-氨基酸共聚物一般通过丙交酯与氨基酸环状衍生物的开环共聚来制备，其中乳酸/赖氨酸体系的共聚研究最多。Barrera等则先合成出含有乳酸结构单元和氨基被保护的赖氨酸单元的环状二聚体，再与丙交酯一起阳离子开环共聚合得到含赖氨酸单元2.6％的乳酸-赖氨酸共聚物。该共聚物的氨基可偶联短肽，赋予它更好的生物活性，能有效提高其对细胞的黏附力(J.Am.Chem.Soc.，2004，115(23)：11010-11011)。Jin等先合成了氨基被保护的丝氨酸单元的环状二聚体，然后与丙交酯反应，合成了含丝氨酸2％的乳酸与丝氨酸的共聚物(Polymer，1998，39(21)：5155-5162)。Elisseeff和Kimura等通过设计新环而制备出乳酸与甘氨酸、赖氨酸的交替共聚物，这些材料是细胞培养及组织工程的良好载体。共聚物中氨基酸含量对其性能有显著影响，其玻璃化温度、熔点、结晶度均低于聚L-乳酸(PLLA)，而其降解速度略快于PLLA。共聚物中氨基酸含量越高，降解速度越快。通过改变共聚物中氨基酸含量可实现聚乳酸类材料的降解速度的可调控性(Elisseeff，Macromolecules，1997，30(7)：2182～2184。Kimura，Macromolecules，2006，21(11)：3338～3340)。中国专利ZL03135454.8公开了一种聚乳酸-氨基酸酯共混物及其制备方法，采用溶液共混法改性聚乳酸，获得聚乳酸/氨基酸酯的共混物，该共混物材料有很好的生物相容性和界面相容性，可作为组织支架材料。但是氨基酸的制备与聚合成本高，工艺复杂，且共聚物中氨基酸链段的含量较低，影响了材料性能的改善。