一种丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶及其制备方法，该方法包括：1)称取家蚕丝素缺失型突变品种蚕茧，使用LiBr或LiCl水溶液进行提取、然后透析纯化，浓缩得到非降解性的质量百分浓度为1.5～10％的丝胶蛋白水溶液；2)配制质量百分浓度为0.1～10％海藻酸盐水溶液；3)在交联剂存在的情况下使上述丝胶蛋白水溶液与海藻酸盐水溶液以100-0.01：1比例混合，形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶，所述交联剂包括离子交联剂和/或共价交联剂。本发明专利技术方案可获得互穿网络的丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶，并且获得的复合水凝胶不仅具有优良的荧光特性，形变记忆性和弹性模量可调控性，而且还具有良好的生物相容性，细胞粘附性，能长期支持细胞的存活、增殖与迁移。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医用复合材料领域，尤其涉及一种丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶及其制备方法。
技术介绍
丝胶蛋白(Silk Sericin)是包裹在丝素纤维表层的一种天然大分子粘性蛋白，约占蚕茧含量的20～30％，由分子量为24～400kDa的多肽组成，其分子由丝氨酸、天门冬氨酸和甘氨酸等18种氨基酸组成。长期以来由于人们对丝胶蛋白认识的不足和研究的局限性，导致丝胶在缫丝工业中被当作废物处理，浪费了大量宝贵的天然资源。近年来人们发现丝胶蛋白具有保湿、抗菌、抗氧化、抗凝血以及促进细胞粘附和增殖等生物特性，同时，丝胶具有亲水性和可降解性，可以用于生物医用材料领域。然而丝胶的稳定性及机械性能较差，大大制约了及在生物医用材料领域的应用。而现有的提高丝胶稳定性及机械性能的方法，往往会造成丝胶蛋白天然构象的改变，破坏天然丝胶蛋白的功能。海藻酸(盐)(Sodium Alginate，SA)是从褐藻或细菌中提取的一种天然多糖。海藻酸具有良好的生物相容性，无毒，易与二价阳离子结合，形成凝胶，在凝胶过程无需使用任何有害的交联剂，其已被广泛地用于生物医学领域，海藻酸盐凝胶常被用于细胞培养，组织移植和药物释放等领域，但由于其缺少细胞粘附性能和可控的降解性，因此常需要将海藻酸(盐)进一步修饰(如采用RGD修饰提高材料对细胞的粘附性)方能满足实际需要，这大大提高了材料的制作成本和工作量。如何将上述二者结合使用，在不影响天然丝胶蛋白的功能的情况下，获得具有良好的稳定性及机械性能、并且具有细胞粘附性能，可用于组织损伤修复和药物释放等领域的复合材料成为有待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶的制备方法，该方法通过将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以特定比例和浓度与海藻酸盐水溶液混合，使用特定浓度和比例的交联剂，获得了互穿网络的丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶。本专利技术还提供了一种丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶，该复合水凝胶不仅具有优良的荧光特性，形变记忆性和弹性模量可调控性，而且还具有良好的生物相容性，细胞粘附性，能长期支持细胞的存活、增殖与迁移。本专利技术还提供了一种丝胶蛋白-海藻酸盐复合材料冻干支架，可作为生物医用材料使用。本专利技术提供的一种丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)称取家蚕丝素缺失型突变品种的蚕茧，使用LiBr或LiCl水溶液进行提取、然后经透析纯化，浓缩得到非降解性的质量百分浓度为1.5～10％的丝胶蛋白水溶液；2)配制质量百分浓度为0.1～10％海藻酸盐水溶液；3)在交联剂存在的情况下使上述丝胶蛋白水溶液与海藻酸盐水溶液以100-0.01∶1的体积比混合，形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶；所述交联剂包括离子交联剂和/或共价交联剂，所述共价交联剂的使用量为1毫升丝胶蛋白水溶液加入2～500μL的共价交联剂，所述共价交联剂的浓度为0.1～50wt％；所述离子交联剂的使用量为1毫升海藻酸盐水溶液加入10～1000μL的离子交联剂，所述离子交联剂的浓度为0.1～50wt％。在本专利技术的具体实施方式中，所述共价交联剂为戊二醛、丙二醛和京尼平中的一种或多种；所述离子交联剂为CaCl2、Ca2SO4和CaCO3中的一种。在本专利技术的方案中，所述从家蚕丝素缺失型突变品种为185Nd-s，140Nd-s，139Nd-s，购自中国农业科学院蚕业研究所。进一步在本申请的方案中，所述丝胶蛋白水溶液与海藻酸盐水溶液以8-0.125∶1的比例混合。更进一步的，在交联剂存在的情况下使混合上述丝胶蛋白水溶液与海藻酸盐水溶液混合形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶包括：a)先将丝胶蛋白水溶液与离子交联剂混合形成混合液A、海藻酸盐水溶 液与共价交联剂混合形成混合液B，然后将混合液A和混合液B混匀，在4～45℃下静置5秒～36小时以形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶；或者b)将丝胶蛋白水溶液、海藻酸盐水溶液与共价交联剂混合，在4～50℃下静置5秒～36小时以形成第一水凝胶，然后将该第一水凝胶浸入离子交联剂中，4～60℃下静置1秒～36小时以形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶；或者c)将丝胶蛋白水溶液、海藻酸盐水溶液与共价交联剂混合，在4～50℃下静置5秒～36小时以形成第一水凝胶，之后将所述第一水凝胶置于零度以下冷冻并真空干燥，然后将冷冻的第一水凝胶浸入离子交联剂中，4～60℃下静置1秒～36小时以形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶。更进一步的，在交联剂存在的情况下使混合上述丝胶蛋白水溶液与海藻酸盐水溶液混合形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶包括：a)先将丝胶蛋白水溶液与离子交联剂混合形成混合液A、海藻酸盐水溶液与共价交联剂混合形成混合液B，然后将混合液A和混合液B混匀，在37℃静置5分钟-0.5小时以形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶；或者b)将丝胶蛋白水溶液、海藻酸盐水溶液与共价交联剂混合，在37℃下静置0.5小时～12小时以形成第一水凝胶，然后将该第一水凝胶浸入离子交联剂中，在37℃下静置1小时-5小时，以形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶；或者c)将丝胶蛋白水溶液、海藻酸盐水溶液与共价交联剂混合，在37℃下静置0.5小时～12小时以形成第一水凝胶，将所述第一水凝胶在0℃以下冷冻24小时，再将冷冻后的第一水凝胶置于低温真空干燥，然后将该第一水凝胶浸入离子交联剂中，37℃下静置1-5小时，以形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶。进一步的，对于a)-c)，所述共价交联剂为浓度为25wt％的戊二醛或2wt％的京尼平，并且所述离子交联剂为浓度为0.1～50wt％的CaCl2水溶液，或者对于a)-c)，所述共价交联剂为浓度为25wt％的戊二醛，并且所述离子交联剂为浓度为0.21g/mL的Ca2SO4水溶液；按每毫升丝胶蛋白水溶液加入2～100μL所述戊二醛，每毫升海藻酸盐水溶液中加入10～500μL所述CaCl2水溶液，按每毫升海藻酸盐水溶液加入20-50 μL所述Ca2SO4水溶液。在本专利技术的方案中，所述丝胶蛋白水溶液通过以下步骤获得：1)称取家蚕丝素缺失型突变品种蚕茧，并将其剪成碎片，用水清洗，去除水分；2)将步骤1)的蚕茧碎片在25～50℃，浸泡于浓度为6～8mol/L的LiBr或LiCl水溶液中5～24小时，每克蚕茧碎片加入20～100mL所述6～8mol/L的LiBr或LiCl水溶液；3)然后将步骤2)中得到的溶液离心，去除不溶性物质，得到澄清溶液；4)向步骤3)得到的澄清溶液中加入四分之一体积的1mol/L、pH8.0～11.0的Tris-HCl缓冲液，并在超纯水中进行透析，得到丝胶蛋白水溶液；5)将步骤4)得到丝胶蛋白水溶液离心去除沉淀，浓缩得到质量百分浓度为1.5～10％的丝胶蛋白水溶液。在本专利技术的另一个方案中，所述丝胶蛋白水溶液还可以通过以下步骤获得：1)称取家蚕丝素缺失型突变品种蚕茧，并将其剪成1cm2碎片，清洗3次，去除水份，备用；2)将步骤1)的蚕茧碎片浸于6mol/L的LiBr水溶液中，每克蚕茧碎片需40mL的所述LiBr水溶液，于35℃，溶解丝胶蛋白24小时；3)然后将步骤2)中的溶液以3500rpm离心，去除不溶性物质，得到澄清溶液；4)向步骤3)的澄清溶液中加入四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丝胶蛋白‑海藻酸盐复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)称取家蚕丝素缺失型突变品种的蚕茧，使用LiBr或LiCl水溶液进行提取、然后经透析纯化，浓缩得到非降解性的质量百分浓度为1.5～10％的丝胶蛋白水溶液；2)配制质量百分浓度为0.1～10％海藻酸盐水溶液；3)在交联剂存在的情况下使上述丝胶蛋白水溶液与海藻酸盐水溶液以100‑0.01：1的体积比混合，形成丝胶蛋白‑海藻酸盐复合水凝胶；所述交联剂包括离子交联剂和/或共价交联剂，所述共价交联剂的使用量为1毫升丝胶蛋白水溶液加入2～500μL的共价交联剂，所述共价交联剂的浓度为0.1～50wt％；所述离子交联剂的使用量为1毫升海藻酸盐水溶液加入10～1000μL的离子交联剂，所述离子交联剂的浓度为0.1～50wt％。

【技术特征摘要】
1.一种丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)称取家蚕丝素缺失型突变品种的蚕茧，使用LiBr或LiCl水溶液进行提取、然后经透析纯化，浓缩得到非降解性的质量百分浓度为1.5～10％的丝胶蛋白水溶液；2)配制质量百分浓度为0.1～10％海藻酸盐水溶液；3)在交联剂存在的情况下使上述丝胶蛋白水溶液与海藻酸盐水溶液以100-0.01：1的体积比混合，形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶；所述交联剂包括离子交联剂和/或共价交联剂，所述共价交联剂的使用量为1毫升丝胶蛋白水溶液加入2～500μL的共价交联剂，所述共价交联剂的浓度为0.1～50wt％；所述离子交联剂的使用量为1毫升海藻酸盐水溶液加入10～1000μL的离子交联剂，所述离子交联剂的浓度为0.1～50wt％。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述共价交联剂为戊二醛、丙二醛和京尼平中的一种或多种；所述离子交联剂为CaCl2、Ca2SO4和CaCO3中的一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在交联剂存在的情况下使混合上述丝胶蛋白水溶液与海藻酸盐水溶液混合形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶包括：a)先将丝胶蛋白水溶液与离子交联剂混合形成混合液A、海藻酸盐水溶液与共价交联剂混合形成混合液B，然后将混合液A和混合液B混匀，在4～45℃下静置5秒～36小时以形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶；或者b)将丝胶蛋白水溶液、海藻酸盐水溶液与共价交联剂混合，在4～50℃下静置5秒～36小时以形成第一水凝胶，然后将该第一水凝胶浸入离子交联剂中，4～60℃下静置1秒～36小时以形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶；或者c)将丝胶蛋白水溶液、海藻酸盐水溶液与共价交联剂混合，在4～50℃下静置5秒～36小时以形成第一水凝胶，之后将所述第一水凝胶置于零度以下冷冻并真空干燥，然后将冷冻干燥的第一水凝胶浸入离子交联剂中，4～60℃下静置1秒～36小时以形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在交联剂存在的情况下混合上述丝胶蛋白水溶液与海藻酸盐水溶液形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶包括：a)先将丝胶蛋白水溶液与离子交联剂混合形成混合液A、海藻酸盐水溶液与共价交联剂混合形成混合液B，然后将混合液A和混合液B混匀，在37℃静置5分钟-0.5小时以形成丝胶蛋白-海藻酸盐复合水凝胶；或者b)将丝胶蛋白水溶液、海...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，王征，张业顺，刘佳，黄雷，乞超，徐鲁明，宋煜，杨文，谢洪建，王健，张诚，
申请(专利权)人：华中科技大学同济医学院附属协和医院，
类型：发明
国别省市：湖北;42