[发明专利]一种丝蛋白海绵及其制备方法

说明书

本发明提供一种丝蛋白海绵及其制备方法，所述丝蛋白海绵为纳米纤维‑微孔复合结构的非晶结构，且不溶于水。本申请还提供了所述丝蛋白海绵的制备方法，包括以下步骤：A)将非晶丝蛋白纳米纤维水溶液的浓度进行调整；B)将步骤A)得到的非晶丝蛋白纳米纤维溶液进行冷冻；C)将步骤B)得到的非晶丝蛋白纳米纤维进行冻干，得到丝蛋白海绵。本申请通过上述步骤制备了完全由纳米纤维组成，同时还为非晶结构的多孔丝蛋白海绵。同原有制备丝蛋白海绵的方法不同，该种海绵材料的制备不仅完全不需要其他处理方式诱导结晶来实现其在水中的稳定性，该种制备方法避免了其他诱导剂如甲醇、酸等的使用，工艺简单，绿色环保，生物相容性优异。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，尤其涉及一种丝蛋白海绵及其制备方法。

背景技术

丝蛋白由于优异的生物相容性、力学性能、可降解性、易于成形以及能够在水溶液中进行处理等优点在生物医用材料领域受到广泛的关注。具有多孔结构的丝蛋白海绵已经广泛应用于不同组织修复的实验室研究中，并有多个产品正在进行临床试验，因此，丝蛋白海绵材料是丝蛋白基生物材料最为重要的组成部分，具有广泛的应用前景。

研究者开发出了多种制备丝蛋白海绵的方法，主要包括盐析法和冷冻干燥法；盐析法制备的多孔海绵主要构象为beta-sheet结晶，力学性能高，不适合应用于软组织修复；冷冻干燥法所制备的丝蛋白，尽管一般为非晶结构，但其会在水中溶解，导致其无法应用，只能通过醇处理、真空水处理来诱导形成beta-sheet，最终获得不溶于水的海绵材料。因此，尽管有多种方法如添加高结晶丝蛋白诱导、利用酸来抑制结晶等降低海绵的结晶度，在保持海绵在水中稳定性的基础上来降低海绵的硬度，但是丝蛋白多孔海绵水不溶性，力学性能以及晶体结构之间的内在矛盾仍然缺乏解决的方法。另一方面，近年来，仿细胞外基质纳米纤维结构的引入已经成为提高材料生物相容性的有效手段，目前研究已有通过添加纳米纤维诱导的方法来提高丝蛋白海绵中纳米纤维结构的比例，但完全由纳米纤维组成，具有复合结构的丝蛋白海绵仍需持续研究。

最近，申请人研究开发出一种非晶结构的丝蛋白纳米纤维，其直径在10～20nm，长度在100nm～1μm，具有良好的亲水性，能够形成高浓度的丝蛋白溶液，这使得以此为基础制备完全由纳米纤维组成，具有复合结构的丝蛋白海绵成为可能。然而，上述非晶结构的丝蛋白纳米纤维为亚稳态，易于随着温度、时间等的变化转变成高结晶的丝蛋白纤维，从而形成凝胶。如何避免制备过程中beta-sheet的形成，是制备具有纳米纤维-多孔复合结构的丝蛋白海绵材料亟需解决的关键技术问题。

因此，基于上述进展，有必要通过精细控制制备过程中丝蛋白的分子运动性，在抑制丝蛋白形成结晶态的同时，提高分子之间相互作用，最终制备由非晶结构组成，且不溶于水的丝蛋白海绵材料。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种丝蛋白海绵及其制备方法，本申请提供的丝蛋白海绵不溶于水，且具有非晶结构。

有鉴于此，本申请提供了一种丝蛋白海绵，所述丝蛋白海绵为纳米纤维-微孔复合结构的非晶结构，所述丝蛋白海绵不溶于水。

优选的，所述丝蛋白海绵的纳米纤维的直径为10～20nm，长度为100nm～1μm，所述丝蛋白海绵的孔径为50～800μm。

本申请还提供了上述方案所述的丝蛋白海绵的制备方法，包括以下步骤：

A)，将非晶丝蛋白纳米纤维水溶液的浓度进行调整；

B)，将步骤A)得到的非晶丝蛋白纳米纤维溶液进行冷冻；

C)，将步骤B)得到的非晶丝蛋白纳米纤维进行冻干，得到丝蛋白海绵。

优选的，步骤A)中，所述非晶丝蛋白纳米纤维水溶液的浓度进行调整的方式为加水稀释或浓缩。

优选的，所述浓缩的方式为挥发浓缩或PEO置换浓缩。