[发明专利]一种难溶于水的丝素蛋白多孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔材料及其制备方法，特别涉及一种以丝素蛋白为原料，制备水不溶性多孔材料的技术，所制备的材料可应用于生物医学、生物技术、组织工程等技术领域。

背景技术

用于组织工程支架的生物材料应具备良好的生物相容性以及一定的生物活性、生物可降解性和三维多孔结构。除此之外还应具备的重要条件是在生理环境下，一定时间内保持稳定，不易被体液溶解，否则难以起到支架的作用。用作创面暂时性覆盖、组织隔离、止血、药物控制释放等的生物材料，以及用作生物传感器、细胞培养载体等的生物材料，同样要求在生理环境下或者缓冲溶液中难溶。

蚕丝由约75％的丝素和约25％的丝胶所组成，是相当纯的天然蛋白纤维。研究表明丝素蛋白无毒、无刺激性，具有良好的生物相容性，并具有一定的生物可降解性。近年来，通过对多种生物材料的对比研究表明，丝素蛋白具有与胶原蛋白同等的体内、体外生物相容性(Biomaterials，2003，24(3)：401-416)。因此，丝素蛋白是较理想的制造生物医学材料的原料。

由于蚕丝是纤维状材料，为了制备多孔材料，一般的做法是脱胶后将丝素蛋白做成水溶液，再采用不同的方法制备多孔材料。从丝素蛋白水溶液制备多孔材料过程中，也是丝素蛋白从水溶性状态转变为难溶于水的状态过程。

目前，常用的制备丝素蛋白多孔材料的方法有冷冻干燥法、醇类变性法和静电纺丝法等。在本发明作出之前，公开号为CN1262579C的中国发明专利“丝素蛋白海绵装状三维多孔材料制备方法”中，采用了有机醇类作为变性剂，促使丝素蛋白的结构向丝素Ⅱ结晶即β-折叠结构转变，最终使丝素蛋白不溶于水。醇类变性法制备丝素蛋白多孔材料，有机溶剂有可能影响丝素蛋白材料的生物相容性，因此，在作为生物医用材料应用时可能会受到一定的限制。公开号为CN1844509A的中国发明专利“一种丝素蛋白多孔结构材料的制备方法”中，采用静电纺丝的方法，得到一种丝素蛋白多孔纤维材料，该材料仍然具有一定的水溶性，需要用有毒有机溶剂甲醇处理使之不溶，有可能影响丝素蛋白材料的生物相容性。公开号为CN1118518C的中国发明专利公开了一种多孔丝素膜及其制备方法，它采用了冷冻干燥的方法，其丝素蛋白的结构主要为非结晶结构，为了降低材料的水溶性，该方法在丝素蛋白溶液中加入了化学交联剂，这可能影响到丝素蛋白材料的生物相容性。

发明内容

本发明目的是提供一种生物相容性好，具有的孔隙和孔径适合于细胞生长，水溶性低于2％的丝素蛋白多孔材料及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种难溶于水的丝素蛋白多孔材料，具有孔径为10～500微米的相互贯通的孔隙，它在37℃的水中24小时的溶失率小于2％。

提供一种难溶于水的丝素蛋白多孔材料的制备方法，将家蚕丝经脱胶、溶解、透析和浓缩处理后，得到丝素蛋白溶液，再进行如下步骤的处理：

(1)在上述丝素蛋白溶液中加入盐溶液，使最终的丝素蛋白溶液中盐的浓度为0.001～10克/升，丝素的质量浓度为1～30％；将它们混合均匀后注入金属模具中，在-10～-80℃的温度条件下经0.1～24小时的冷冻，得到冷冻体；所述的盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化铁、氯化锌、溴化铁、溴化钠、溴化钾、溴化钙、硫酸铁、硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙、硫酸镁、硝酸铁、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸镁和硝酸锌中的一种或其中2～5种的任意组合；

(2)对上述冷冻体进行冷冻干燥处理，得到丝素蛋白多孔材料；

(3)将上述丝素蛋白多孔材料在温度为4～120℃，相对湿度30～98％的条件下进行处理，得到一种难溶于水的丝素蛋白多孔材料。

当步骤(3)中所述的温度为4～50℃，相对湿度为50～98％时，处理时间为2小时或以上；当温度为50～120℃，相对湿度为30～98％时，处理时间可以缩短到0.1小时或以上。

发明人研究发现，蚕在吐丝的过程中通过调节体内盐的浓度来调节丝素蛋白的结构，从而，得到不溶化的蚕丝。在此过程中，钠、钾、镁、钙、锌、铁等离子发挥了重要的作用。蚕丝刚吐出时含水率很高，丝素蛋白周围局部潮湿环境是丝素蛋白自助装的重要推动力。