[发明专利]一种角蛋白高弹柔性生物膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种角蛋白高弹柔性生物膜及其制备方法，属于生物材料技术领域。

背景技术

利用天然生物材料的优异生物相容性和生物可降解性开发新型生物材料一直是人们十分关注的研究课题，以角蛋白为主要原料制备的生物材料就是其中的一个重要分支。目前，角蛋白生物材料已成功应用于人工皮肤、骨修复材料、敷料、药物缓释、绷带等领域。

对从天然材料中提取角蛋白并将其转化为粉末、膜、涂料等的研究始于20世纪70年代。相关技术在国内外技术文献中已屡见报道。

日本学者山内清在1996年发表论文Preparation of stable aqueous solution of keratins，and physiochemical and biodegradational properties of films (Journal of Biomedical Materials Research，Vol.31，1996：439-444)，详细论述了角蛋白溶液及角蛋白膜的制备方法，并对角蛋白及角蛋白溶液的基本理化性能和角蛋膜的生物降解性进行研究，此后，角蛋白生物膜材料迅速发展。

此后，山内清研究小组又于2004年报道了加入交联剂乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)和丙二醇二环氧丙酯(GDE)的角蛋白生物膜材料的制备方法(Fabrication and characterization of chemically crosslinked keratin films，Materials Science and Engineering C，Vol.24，2004：441-446)。并通过对成纤细胞的培养对角蛋白生物膜的生物相容性进行研究，结果表明角蛋白材料表现出优异的生物相容性和机械性能。

中国专利(201010161425.2)，该发明提供了一种羽毛角蛋白膜的制备方法，获得的角蛋白膜具有生物可降解性，机械性能良好，易剥离，可作为药物载体，用于膜剂药物的制备中，具有载药量大，药物的释放速度快的特点。

中国专利(201110037377.0)，该发明提供了一种生物医学工程领域使用的角蛋白材料的制备方法。用于制备片状、颗粒型及具有各种异型结构的角蛋白材料，适用于生物医学工程使用的损伤的修复材料、皮肤被覆材料、医学美容用材料和防组织粘连材料。

中国专利(200910048839.1)提供了一种角蛋白晶须增强的生物相容性同质复合膜及其制备方法。通过成膜工艺控制晶须在角蛋白膜中的取向，能够制备力学各向异性的生物膜材料，极大的提高了生物膜的力学性能和在应用领域的适应性。

以上文献和专利技术制备的角蛋白膜材料是以角蛋白为主要成分的生物膜材料，由于角蛋白提取物直接用于制备角蛋白膜为脆性材料，几乎不具有实用性能，因此，必须添加一定量的交联剂或增塑剂来提高角蛋白膜的柔韧性以满足用途需求，但同时也对角蛋白材料的生物相容性和降解性为产生了影响。从角蛋白自身结构来看，角蛋白大分子本身具有弹性的α螺旋结构，且通过对角蛋白自身交联结构的改变和设计，可以实现在不添加交联剂情况下制备具有良好弹性和韧性的纯角蛋白膜生物材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔软、具有高弹性的角蛋白生物膜材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种角蛋白高弹柔性生物膜。其特征在于，角蛋白膜由天然角蛋白纤维经还原法得到的纯角蛋白溶液制得，角蛋白膜具有良好的弹性及韧性，弹性伸长率可控范围为50％-400％，弹性回复率为98％-99％。

所述的天然角蛋白纤维优选为羊毛、牛毛、猪毛、兔毛、人发或驼毛。

所述的还原法所用试剂为还原剂、蛋白质变性剂的组合物。

所述的还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钾或偏重亚硫酸钠，还原剂的质量百分比浓度为7％-12％。

所述的蛋白质变性剂优选为尿素、硫脲或溴化锂，蛋白质变性剂的摩尔浓度为6-10M。

所述的纯角蛋白溶液的制备方法为：

第一步：将天然角蛋白纤维依次进行开松、除杂、清洗和干燥处理后，切断成3-6mm的纤维段，以固液比为2.5-10g/250ml浸入到含有还原剂和蛋白质变性剂的溶液中在50-90℃搅拌2-6h，搅拌器转速为100-400r/min；

第二步：将搅拌后所得的混合物用80-120目筛网过滤除去未反应的天然角蛋白纤维，离心处理去除滤液中的细小杂质，离心速度3000-7000rpm，离心时间0.2-1h，而后取上清液。