[发明专利]一种丝胶蛋白水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种丝胶蛋白水凝胶及其制备方法和应用，所述方法通过由特定家蚕丝素缺失型突变品种的蚕茧提取获得的丝胶蛋白水溶液同时与两种交联剂交联，获得具有新特性的丝胶蛋白水凝胶。由本发明所述方法制得的丝胶蛋白水凝胶具有新的荧光特性，即超强的绿色和红色荧光特性；具有与传统水凝胶不同的微观结构，水凝胶拥有两类微孔的复合孔结构；同时具有形变记忆性，可注射性及原位成胶特性；所述丝胶蛋白水凝胶具有良好的生物相容性和细胞粘附性，对药物具有良好的控释作用；丝胶蛋白水凝胶及其经过冻干得到的三维多孔丝胶蛋白生物支架，可作为细胞外基质支持细胞生长和促进营养物质交换，可应用于多种组织损伤的修复和疾病的治疗。

技术领域

本发明属于组织工程学领域，涉及一种生物医用材料，具体为一种丝胶蛋白水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

丝胶蛋白是包裹在蚕丝表面的一种粘性蛋白，约占蚕丝蛋白总质量的20～30％，其由分子量为24～400kDa的多肽组成，含有18种氨基酸。长期以来由于人们对丝胶蛋白研究和认识的不足，主要将其当作废物处理，造成资源的严重浪费和环境的污染。直到近年来随着研究的深入，人们发现丝胶蛋白不但具有诸多优良特性，如，可降解、抗菌、抗癌、抗氧化、抗凝血、亲水、保湿、增白、无免疫原性以及促进细胞粘附和增殖等；而且拥有大量便于人们进行交联和修饰的活性基团，如氨基、羟基、羧基。如今，丝胶蛋白已成为一种备受人们青睐的新兴生物医用材料。

水凝胶作为一类重要的组织工程材料，具有一定的柔韧性且富含水，与天然组织非常接近，已被广泛地应用于生物医药和组织工程与再生医学的各个领域。例如，被用于模拟细胞外基质，为细胞、组织提供结构支撑和形态引导；作为药物或细胞的递送载体或仓库；用于生物粘附剂和组织隔离材料等。其中一类水凝胶由天然生物材料(如胶原、海藻酸盐、壳聚糖和透明质酸等)制备，这类水凝胶因为拥有与机体高度相似的理化特性和优越的生物学性能而备受青睐。丝胶蛋白具有良好的生物活性和无免疫原性，基于丝胶开发新型水凝胶是当前蚕丝蛋白应用研究的重要课题。

由于当前丝胶蛋白分离方法的局限性，直到2014年我们采用未降解性丝胶在国际上首次通过交联的方式制备了具有优良特性的三维纯丝胶蛋白水凝胶，但在机械强度低、透明度差、荧光特性较弱、交联剂毒性大等方面存在一些问题；另一方面当前报道的丝胶蛋白水凝胶及其孔结构是均一的，具有复合孔结构(同一材料具有不同类型的孔)的丝蛋白水凝胶的研究仍处于空白。

另外多重交联有望提高材料的交联度，交联度的提高与材料的机械性能，膨胀等特性息息相关。因此采用多重交联是开发新型特性的丝胶蛋白水凝胶的潜在途径。由于存在不同的交联剂之间会发生相互作用或反应，以及交联剂与丝胶蛋白发生反应的强度和成胶时间不同等问题导致多重交联的困难。为此我们筛选了交联剂组合，优化体系配比方案(含加样顺序)，成功实现了多重交交并开发出了新型丝胶蛋白水凝胶及支架。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种具有优良荧光特性、复合孔结构、形变记忆性、可注射性、生物相容性和细胞粘附性的丝胶蛋白水凝胶，本发明提供了一种通过多重交联的手段制备丝胶蛋白水凝胶的方法，以及所述丝胶蛋白水凝胶在荧光标记探针、生物医用材料及药物和/或生长因子载体中的应用。

技术方案：一种丝胶蛋白水凝胶的制备方法，包含以下步骤：

第1步、制备丝胶蛋白水溶液

称取丝素缺失型突变品种的家蚕蚕茧，采用LiBr或LiCl水溶液提取，经纯化、浓缩得到非降解性的质量百分浓度为1.0～10％的丝胶蛋白水溶液；

第2步、制备丝胶蛋白水凝胶

将HRP加入丝胶蛋白水溶液中，混合均匀后加入戊二醛并混匀，最后加入H₂O₂混匀，制得丝胶蛋白水凝胶；