[发明专利]丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物支架材料的制备及蚕丝蛋白的加工利用领域，特别涉及一种组织工程用丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架材料的制备方法。

背景技术

组织工程技术是一项用于治疗组织和器官缺损的新手段，由生物支架、细胞、生长因子等元素组成。其中，生物支架作为细胞生长、增殖以及新组织形成的物理支撑，在组织工程中起着重要作用。目前研究的生物支架材料的内部形态结构主要有片状、多孔状、纳米纤维状等。与片状或多孔材料相比，纳米纤维状支架具有与细胞外基质更接近的结构和功能，更有利于促进细胞的吸附、转移、增殖和分化。

丝素蛋白（SF）具有优良的生物相容性、可降解性、可改良性和机械拉伸性能等。丝素蛋白中含有羟基、氨基、羧基等活性基团，可以与其他高分子聚合物通过氢键、静电作用、螯合效应等相结合，形成性能优越的复合生物支架材料。海藻酸钠(SA)是一种广为存在的生物高分子材料，易形成凝胶，并具有良好的生物相容性和可降解性，是很好的组织工程支架材料。此外，海藻酸钠含有游离的羧基和羟基，性质活泼，容易与其他高分子物质相结合，形成良好的复合材料。将丝素与海藻酸钠复合，可获得综合性能更优的支架材料。虽有采用冷冻法制备丝素/海藻酸钠多孔支架（ Kwang-Gill Lee等 ，Journal of Applied Polymer Science 2004）等报导，但这些支架在内部结构和性能上存在不足。

热致相分离法是制备纳米纤维的方法之一，本发明采用二氧六环作为高分子溶液的非溶剂，诱发丝素/海藻酸钠溶液系统发生相分离，制备直径为20-300nm并同时具有多孔结构的纳米纤维支架。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架的制备方法，本发明的具体技术方案如下：

一种丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：

（1）将脱胶后的纤维状丝素溶解在浓度为9mol/L的LiBr溶液中，控制温度37℃，时间6h，溶解后经过滤、透析、风干浓缩后获得不同重量浓度的丝素蛋白溶液；

（2）将500mg海藻酸钠溶于100ml去离子水中，60℃水浴中溶解1h，再磁力搅拌溶解1h，制成0.5%（w/v）的海藻酸钠溶液；

（3）取一定量的丝素蛋白溶液，在60℃水浴中，加入一定量的海藻酸钠溶液，搅拌均匀后，加入一定量的二氧六环/水混合溶液，充分搅拌至均相溶液；

（4）将混合液迅速放入-80℃下陈化4h，使溶液发生相分离，取出后，室温(25℃)下静置30min，形成凝胶，然后浸入-20℃过量无水乙醇中24h，固定已形成的凝胶，并置换出二氧六环，倾去乙醇后，用去离子水置换48h，除去残留的溶剂及乙醇，期间不断换水；

（5）倾去去离子水，放入-60℃冷冻干燥器中干燥24h，制得不同丝素蛋白浓度的丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架材料。

作为进一步的改进，本发明所述的步骤（1）中当丝素蛋白溶液的重量浓度在3%～7%之间时，步骤（3）中丝素蛋白溶液与海藻酸钠溶液的体积比为1:2。

作为进一步的改进，本发明所述的步骤（1）中当丝素蛋白溶液的重量浓度为5%时，所述步骤（3）中丝素蛋白溶液与海藻酸钠溶液的质量比为5:1～1:1。

作为进一步的改进，本发明所述的步骤（3）中二氧六环/水溶剂体系中两者体积比为9:1。

作为进一步的改进，本发明所述的步骤（3）中丝素蛋白/海藻酸钠混合溶液与二氧六环/水溶剂体系的体积比为3:1。

本发明具有以下优点和效果：本发明所制备的丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架材料，纤维直径分布均匀，基本在100nm左右，支架材料连通性好，且具有较好的力学性能，符合组织工程对支架材料的要求。此外，本发明采用热致相分离法制备丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架材料，制备工艺简单，无需其他复杂设备，条件易控制，成本低廉，可进行规模化批量生产。

附图说明

图1为本发明实施例的丝素蛋白重量浓度为3%的丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架材料的电镜照片；

图2为本发明实施例的丝素蛋白重量浓度为5%的丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架材料的电镜照片；

图3为本发明实施例的丝素蛋白重量浓度为7%的丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架材料的电镜照片；

图4为本发明实施例的SF与SA质量比为3:1的丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架材料的电镜照片；