本发明专利技术涉及生物材料技术领域，一种丝素蛋白三维多孔材料的制备方法。首先将丝素蛋白溶液进行冷冻处理，然后将冷冻的样品进行冷藏处理，将样品取出，于室温条件下融化，获得结构稳定的湿态三维多孔材料。采用冻干法真空干燥上述材料，获得干燥的丝素蛋白多孔材料。本技术可通过改变丝素蛋白水溶液浓度、冷冻及冷藏的温度和处理时间等参数来控制该纳米多孔材料的孔径大小、二级结构组成与孔隙率等。本发明专利技术所述制备过程温和，无需任何交联剂、致孔剂或其他毒性有机试剂，制备条件绿色可控，无任何废弃残余物，绿色无污染，易于产业化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多孔材料及其制备方法，特别涉及一种以丝素蛋白为原料，不需要有机溶剂或其他添加物，制备具有可控二级结构的三维多孔材料的技术。
技术介绍
各种创伤、疾病等引起的组织器官的缺损、病变等是影响人类健康的一大问题。对于组织器官的缺损，目前，临床上常采用器官移植的方法进行治疗。器官移植的效果较为显著，但也存在很大问题,供体来源不足是其中较为突出的一点。组织工程的出现为解决这一问题提供了一种可行性较高的方法。组织工程是在可降解的多孔支架材料上种植入人体活细胞，使之在生长因子的作用下再生活的组织或器官，用于修复或替代受损伤组织或器官的能。选择合适的支架材料对于组织工程技术具有重要的意义。现已开发应用的作为组织工程支架的生物医用材料主要有硅橡胶、聚氨酯、聚乳酸、聚羟基乙酸的合成高聚物和胶原蛋白等天然生物材料。理想的细胞支架材料应具有多孔的三维结构、良好的生物相容性和可降解性，还需具备适当的机械特性。合成材料的生物相容性及生物可降解性远不如天然高分子生物材料。蚕丝是一种传统的天然纺织材料，由蛋白质分子聚合而成。蚕丝作为一种天然蛋白质材料，不仅具有优异的服用性能，而且有着良好的生物相容性、可控的降解速度及特有的理化性质，这使得蚕丝作为一种组织修复支架材料获得研究者的广泛关注。目前，对于丝素蛋白三维多孔材料的制备与应用已是生物材料学家研究的热点。现有技术中，采用丝素蛋白制备三维多孔支架的方法主要有盐析法、气体发泡法、冷冻干燥法、静电纺丝法以及相分离法等。然而，目前的制备条件苛刻，需要有机溶剂或大量的盐颗粒，制备过程产生大量废弃物。这就需要出现一种新型的制备技术，使得丝蛋白支架的制备绿色无污染，且具备可以调控的结构性能及机械性能，具有良好的生物相容性。从纳米层次组装设计适合不同组织再生的生物材料基体，可以在很大程度上解决仿生材料所面临的诸多问题。当前，以丝素蛋白为原料制备三维多孔材料已有不少报道，例如：(1)公开号为CN102430155A的中国专利技术专利“一种蜂窝状丝素蛋白多孔支架及制备方法”中，需要氯化钠颗粒成孔，需要甲酸、六氟异丙醇等挥发性有机溶剂溶解。有机溶剂的使用不仅对环境造成污染，还会对生物相容性带来负面影响。(2)公开号为CN102357264A的中国专利技术专利“一种丝素蛋白多孔材料及其制备方法和组织工程支架”中，需要采用甲醇或者乙醇作为诱导剂，促使丝素II结构形成，提高丝素蛋白在水中稳定性，该方法工艺复杂，不易调控。而且有机溶剂的使用可能会对生物相容性带来负面影响。(3)公开号为CN101502669A的中国专利技术专利“丝素蛋白多孔三维支架及其制备方法”中，采用冷冻干燥法制备三维支架，避免了有机溶剂使用，但其支架孔隙率不高，且蛋白的纳米结晶结构无法调控。目前，冻干法仍然是制备丝蛋白多孔支架的最主要的方法之一，然而，传统的冻干法制备的丝蛋白多孔支架存在可溶于水，需要有机溶剂诱导产生稳定结果。诱导后结晶度高等问题，不适用于软组织的修复。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是在传统冻干法的基础上，通过对丝蛋白结构的调控，提供一种二级结构可变的不需要有机溶剂及其他牺牲物的丝素蛋白多孔材料的制备方法，进而实现对丝蛋白细胞相容性、力学性能和降解性能的改变和调整，克服现有技术所得丝素蛋白多孔支架材料存在的硬度高、降解过于缓慢、制备过程有害环境、不利于大规模生产的缺陷，所得产品生物降解性好、孔隙率高、结晶结构可调、仿生性优异，具有更好的促进组织修复，特别是软组织修复的性能。为达到上述目的，本专利技术的技术方案步骤如下：(1)具体方法是按常规方法制备丝素蛋白水溶液，将得到的溶液进行浓缩或稀释，溶液的质量体积分数为1～30％。然后将丝素蛋白溶液在-70℃～0℃进行冷冻处理，冷冻时间为0.5～168小时。(2)将冷冻后的样品放到0℃～-7℃进行冷藏处理，冷藏处理时间为2～168小时。(3)将样品在0℃～37℃下融化得到结构稳定的湿态多孔支架。(4)采用传统的冻干法真空干燥丝蛋白多孔材料，真空干燥1～96小时，获得干燥的丝素蛋白多孔材料。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：第一：本专利技术通过将丝素蛋白溶液进行冷冻处理，然后将处理后样品冷藏，制成支架。其本质是利用丝蛋白的自组装行为，改变丝素蛋白二级结构。因此该方法所获得的多孔支架同其它方法制备的支架相比，不仅具有良好的成孔性，而且具有十分容易调控的二级结构。第二：由于本专利技术在制备过程中是利用丝蛋白的自组装行为，改变丝素蛋白二级结构，整个制备过程不需添加任何化学试剂，无毒副作用，不污染环境，不会引起丝素蛋白支架生物相容性降低。第三：本专利技术在制备过程中，通过调节冷冻温度，冷藏时间、丝素溶液浓度等工艺参数调控支架材料中丝素Ⅰ与丝素Ⅱ及无规卷曲结构的含量，从而获得具有不同的降解性能和力学性能的丝素蛋白支架材料。满足不同组织修复的需要。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的一种丝素蛋白多孔三维材料制备方法的流程图；图2是实施例一所述的经浓缩处理后的丝素溶液经盐析法所得丝蛋白支架真空干燥后的电镜图；图3是实施例二所述的经浓缩处理后的丝素溶液经盐析法所得丝蛋白支架真空干燥后的电镜图图4是本专利技术的蚕丝蛋白支架与普通冻干法甲醇处理前后蚕丝蛋白支架的FTIR测试比较图；图5为本专利技术的蚕丝蛋白支架与普通冻干法甲醇处理后蚕丝蛋白支架的压缩曲线测试比较图。图6是本专利技术的蚕丝蛋白支架与普通冻干法甲醇处理后蚕丝蛋白支架的降解曲线比较图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步描述：实施例一：制备丝素蛋白溶液。具体为：将60g蚕丝在0.02M的Na2CO3溶液中100℃煮30min,以去除蚕丝外部的丝胶蛋白，使用去离子水冲洗，重复以上操作3次后将蚕丝60℃下烘干。称取上述处理后的脱胶蚕丝27g溶解于100mL浓度为9.3mol/LLiBr溶液中，60℃下溶解处理4小时。然后用截留分子量3500的透析袋浸在去离子水中透析3天，期间每两小时换一次水，去除溶液中的LiBr，从而得到纯净的丝素蛋白溶液，其浓度为6％。...
【技术保护点】
一种丝素蛋白三维多孔材料的制备方法，其特征包括以下步骤：(1)具体方法是按常规方法制备丝素蛋白水溶液，将得到的溶液进行浓缩或稀释，溶液的质量体积分数为1～30％。然后将丝素蛋白溶液在‑70℃～0℃进行冷冻处理，冷冻时间为0.5～168小时。(2)将冷冻后的样品放到0℃～‑7℃进行冷藏处理，冷藏处理时间为2～168小时。(3)将样品在0℃～37℃下融化得到结构稳定的湿态多孔支架。(4)采用传统的冻干法真空干燥丝蛋白多孔材料，真空干燥1～96小时，获得干燥的丝素蛋白多孔材料。
【技术特征摘要】
1.一种丝素蛋白三维多孔材料的制备方法，其特征包括以下步骤：
(1)具体方法是按常规方法制备丝素蛋白水溶液，将得到的溶液进行
浓缩或稀释，溶液的质量体积分数为1～30％。然后将丝素蛋白溶液在-70℃
～0℃进行冷冻处理，冷冻时间为0.5～168小时。
(2)将冷冻后的样品放到0℃～-7℃进行冷藏处理，冷藏处理时间为
2～168小时。
(3)将样品在0℃～37℃下融化得到结构稳定的湿态多孔支架。
(4)采用传统的冻干法真空干燥丝蛋白多孔材料，真空干燥1～96小时，
获得干燥的丝素蛋白多孔材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，丝素溶液
冷冻处理包括：丝素蛋白溶液在-70℃至0℃环境下进行冷冻处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海峰，姚丹语，樊瑜波，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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