[发明专利]一种难溶于水的三维丝素蛋白支架及其制备与应用

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种三维丝素蛋白支架及其制备方法，特别涉及一种难溶于水的三维丝素蛋白支架及其制备方法与应用。

（二）背景技术

蚕丝是强度最好的天然纤维之一，由70~80%的丝素蛋白和20~30%的丝胶蛋白组成。丝素蛋白的氨基酸序列主要由“甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸--甘氨酸-丝氨酸”(GAGAGS)的重复单元构成，其中甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸占总氨基酸含量的85%以上。该重复序列绝大多数位于丝素蛋白的结晶区，并自组装成反向平行折叠链构象（anti-parallelβ-sheet）结构。这些结构赋予丝素蛋白具有良好力学和缓慢降解速率的特性。

丝胶蛋白在体内会引起炎症反应，在使用前需要需进行脱胶处理（degummed）。丝素蛋白由分子量为325KD和25KD两种蛋白组成，其降解产物为氨基酸。大量的研究表明丝素蛋白具有良好的生物相容性，其体内炎症反应（inflammatory responses）要远低于胶原和聚乳酸等常用生物材料。丝素蛋白纤维作为外科缝线已有悠久的历史，经编织后作为人工韧带和组织补片已在研究领域应用。但在目前的生物材料研究领域应用更多的是再生型丝素蛋白。即丝素蛋白经过脱胶、溶解、提纯后，再通过物理、化学的方法，形成海绵状、膜状、凝胶状、微球状等形态。

在丝素蛋白多孔支架制备方面，中国发明专利“丝素蛋白海绵状三维多孔材料制备方法”（CN 1262579C）中，在丝素蛋白溶液中加入醇类有机溶剂作为变性剂，经冷冻和解冻获得乳白色多孔材料，材料经醇类溶液浸洗，再冷冻、干燥获得所需材料。中国发明专利“一种丝素蛋白微孔支架的制备方法”（CN 102133432A）中，将丝素蛋白溶液与有机溶剂混合，注入模具内，获得丝素蛋白凝胶，用热水洗去凝胶中的有机溶剂，再冷冻干燥获得所述支架。中国发明专利“一种多孔蚕丝丝素蛋白材料的制备方法”（CN 101864177A）中，将丝素蛋白溶液与促凝胶剂（羧酸、聚乙二醇）混合，获得凝胶，在热干燥法获得支架。中国发明专利“一种难溶于水的丝素蛋白多孔材料及其制备方法”（CN 101857729A）中，将丝素蛋白溶液与盐溶液混合，经冷冻干燥、湿热蒸汽处理、水洗等步骤获得所需的支架。中国发明专利“一种医用微孔海绵及其制备方法”（CN 101967254A）中，将丝素蛋白溶液与PVA溶液混合，在缓慢加热过程中加入甲醛水溶液，固化成型、脱模洗涤、冷冻干燥得所述支架。中国发明专利“一种三维丝素蛋白多孔支架材料的制备方法”（CN101596327A）中，在搅拌状态的丝素蛋白溶液中加入氯化钠颗粒，静置后取沉淀部分，经模具内压缩成型、烘干、浸洗步骤获得所述支架。

现有丝素蛋白海绵状支架的制备方法，基本使用了变性、促凝、交联剂等，这些添加剂在后续的步骤中洗去，或者成为支架的一部分。以氯化钠颗粒作为变性和成孔方式为例，形成的丝素蛋白凝胶沉积在氯化钠颗粒的间隙，由于间隙的不均一性，导致多孔支架孔壁厚度的不均一性，从几微米到几百微米不等，形成的丝素蛋白支架力学较高，降解速率缓慢，但完全洗去支架中少许被丝素蛋白完全包裹的氯化钠微粒并不容易。那么制备厚度为纳米级孔壁、微米级孔径、分布均匀的丝素蛋白海绵，将有良好的应用前景。

针对上述问题，本发明专利期望通过最简单和最经济的工艺，获得一种难溶于水的三维丝素蛋白支架。

（三）发明内容

本发明目的是提供一种难溶于水的三维丝素蛋白支架及其制备方法，制备工艺过程中不接触有毒物质，制备工艺简单，利于大量生产，容易控制支架的整体外形和支架内部的孔隙率、孔径参数，进而产生不同的物理和生物学性能，满足不同用途的需要；该支架的孔壁的厚度为纳米级，孔径大小为微米级，高孔隙率，孔间互通；该支架在37℃生理盐水中的溶失率小于1%；该支架在体外作为三维细胞培养支架、三维质粒转染载体，在体内组织工程领域作为软骨支架、脂肪支架、骨支架、肌肉支架等将有巨大应用前景。

本发明采用的技术方案是：