一种丝胶蛋白水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种丝胶蛋白水凝胶及其制备方法和应用，所述制备方法包括1)提取丝胶蛋白，将其制成粉末，2)制备酰肼修饰的丝胶蛋白，将其制成粉末；3)制备氧化葡聚糖，将其制成粉末，4)制备酰肼修饰的丝胶蛋白溶液及氧化葡聚糖溶液，5)混合酰肼修饰的丝胶蛋白溶液及氧化葡聚糖溶液以制备丝胶蛋白水凝胶。本发明专利技术方案制备的丝胶蛋白水凝胶有良好的生物降解性和生物相容性，作为药物载体搭载多种大分子和小分子药物，并可通过皮下注射或者肌肉注射的方式注入体内释放药物。所述水凝胶具有荧光特性，可以通过荧光监测凝胶的降解以及药物的释放。并且该丝胶蛋白水凝胶还可应用于皮肤修复。经冷冻干燥得到丝胶蛋白水凝胶支架，还可作为生物医用材料使用。

【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水凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
丝胶蛋白(SilkSericin)是包裹在丝素纤维表层的一种天然大分子蛋白。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，导致每年约有50,000吨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，并对环境造成了严重的污染。如果将废弃的丝胶蛋白回收作为绿色材料应用于组织工程与再生医学领域，将可能会带来巨大的社会经济效益和环保效益。近年来，在组织工程领域，丝胶蛋白因其良好的生物活性如生物可降解性、低免疫原性、抗氧化性、细胞粘附性而越来越受到广泛的关注。目前，已经有研究团队将高温碱提法提取的丝胶蛋白与其他高分子材料如明胶、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺等简单混合制备成薄膜、生物支架、混合凝胶等应用于组织工程领域。然而，目前丝胶制备成水凝胶形式最主要的方法还是将其简单的掺加入其他聚合物网络中而不是自主形成交联。这主要是因为要将蚕茧中的丝胶与丝素完全分离需要高温或者碱液等处理方法，这势必会导致丝胶蛋白的严重降解。这可能就是丝胶蛋白不能通过交联的方式形成凝胶的原因。迄今为止，还没有高温或者碱提法提取的丝胶蛋白通过自主交联的方式制备成注射水凝胶的报道。
技术实现思路
本专利技术提供一种丝胶蛋白水凝胶的制备方法，该方法通过将经酰肼修饰的丝胶蛋白溶液与氧化葡聚糖溶液混合即可制备具有良好的稳定性及机械性能的丝胶蛋白水凝胶，操作方法简便易行。本专利技术还提供了一种丝胶蛋白水凝胶，有良好的生物降解性和生物相容性，作为药物载体搭载多种大分子和小分子药物，并可通过皮下注射或者肌肉注射的方式注入体内释放药物。本专利技术还提供了所述丝胶蛋白水凝胶在荧光探针、药物载体，以及制备组织工程材料中的应用。本专利技术还提供了一种丝胶蛋白水凝胶冻干支架，通过将所述的丝胶蛋白水凝胶置于零度以下冷冻、并真空干燥得到。本专利技术还提供了所述的丝胶蛋白水凝胶冻干支架在组织工程中的应用。本专利技术提供的一种丝胶蛋白水凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)提取丝胶蛋白，并将其制成粉末：称取家蚕蚕茧，并将其剪成碎片，用水清洗，去除水分；按每克蚕茧碎片加入10-50mL去离子水或10-50mL的0.01-0.2mol/LNa2CO3水溶液，然后在70-100℃条件下搅拌0.5-3小时，使丝胶蛋白溶解，得到丝胶蛋白溶液；离心去除所述丝胶蛋白溶液中的不溶性物质，并透析丝胶蛋白溶液12～72小时，获得澄清丝胶蛋白溶液；冻干该澄清丝胶蛋白溶液，得到丝胶蛋白粉末；2)制备酰肼修饰的丝胶蛋白：将步骤1)中得到的丝胶蛋白粉末以0.2-10g/mL比例溶解于30-200mL的二甲基亚砜中，再按照每克丝胶蛋白粉末加入0.1-2g的比例，添加N,N-羰基二咪唑反应1～3小时，得到丝胶蛋白的二甲基亚砜溶液；同时将己二酸二酰肼以0.5-50g/mL比例溶于50-400mL二甲基亚砜中，得到己二酸二酰肼的二甲基亚砜溶液；并按每克丝胶蛋白加入6-10g己二酸二酰肼，将所述己二酸二酰肼的二甲基亚砜溶液与所述丝胶蛋白的二甲基亚砜溶液混合，置于20～45℃下反应0.5～36小时，将反应液透析12～72小时，获得酰肼修饰的丝胶蛋白溶液，再经冻干得到酰肼修饰的丝胶蛋白粉末；或者将步骤1)中得到的丝胶蛋白粉末以0.001-0.1g/mL比例溶解于100-1000mL的质量百分数为2％的2-吗啉乙磺酸溶液，再按照每克丝胶蛋白粉末加入8-10g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐及4-40g的N-羟基琥珀酰亚胺，室温搅拌12-24小时，得到丝胶蛋白反应液；将按照每升所述丝胶蛋白反应液加入2.5-25mL的比例，将质量百分数为85％的水合肼溶液滴加到所述丝胶蛋白反应液中，室温下反应12-24小时，将反应液透析12～72小时，获得酰肼修饰的丝胶蛋白溶液，再经冻干得到酰肼修饰的丝胶蛋白粉末；3)制备氧化葡聚糖：称取葡聚糖、高碘酸钠分别以0.1-0.8g/mL，0.01-0.2g/mL比例溶于10-50mL水中得到葡聚糖水溶液和高碘酸钠水溶液；在冰浴下将10-50mL的高碘酸钠溶液缓慢滴加到10-50mL的葡聚糖水溶液中，4℃条件下避光反应1～24小时；将反应液透析12～72小时，再经冻干得到氧化度为10-40％的氧化葡聚糖粉末；4)制备酰肼修饰的丝胶蛋白溶液及氧化葡聚糖溶液将步骤2)获得的酰肼修饰的丝胶蛋白粉末溶于蒸馏水中，制成浓度为50-400g/L酰肼修饰的丝胶蛋白溶液；将步骤3)获得的氧化葡聚糖粉末溶于蒸馏水中，制成浓度为5-500g/L氧化葡聚糖溶液；5)按1:1-5的体积比将4)中得到的酰肼修饰的丝胶蛋白溶液与氧化葡聚糖溶液混合得到所述丝胶蛋白水凝胶。进一步的，在本申请的方案中，所述酰肼修饰的丝胶蛋白溶液的浓度为0.2g/L。更进一步的，所述氧化葡聚糖溶液的浓度为100-350g/L。更进一步的，所述氧化葡聚糖的氧化度为10％-35％。在本申请的方案中，酰肼修饰的丝胶蛋白溶液及氧化葡聚糖溶液的浓度容易控制，且可通过调控浓度控制凝胶的多种特性，如吸水膨胀，降解，药物释放等。进一步的，在本专利技术的方案中，所述葡聚糖的分子量为40-120kDa。更进一步的，步骤1)中的透析使用截留分子量为8～14kDa的透析袋进行。更进一步的，步骤2)和3)中的透析使用截留分子量为3.5kDa的透析袋进行。本专利技术还提供了一种丝胶蛋白水凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)提取丝胶蛋白，并将其制成粉末：称取家蚕蚕茧，并将其剪成碎片，用水清洗，去除水分；按每克蚕茧碎片加入10-50mL去离子水或10-50mL的0.01-0.2mol/LNa2CO3水溶液，然后在70-100℃条件下搅拌0.5-3小时，使丝胶蛋白溶解，得到丝胶蛋白溶液；离心去除所述丝胶蛋白溶液中的不溶性物质，并透析丝胶蛋白溶液12～72小时，获得澄清丝胶蛋白溶液；冻干该澄清丝胶蛋白溶液，得到丝胶蛋白粉末；2)制备酰肼修饰的丝胶蛋白：将步骤1)中得到的丝胶蛋白粉末以0.2-10g/mL比例溶解于30-200mL的二甲基亚砜中，再按照每克丝胶蛋白粉末加入0.1-2g的比例，添加N,N-羰基二咪唑反应1～3小时，得到丝胶蛋白的二甲基亚砜溶液；同时将己二酸二酰肼以0.5-50g/mL比例溶于50-400mL二甲基亚砜中，得到己二酸二酰肼的二甲基亚砜溶液；并按每克丝胶蛋白加入6-10g己二酸二酰肼，将所述己二酸二酰肼的二甲基亚砜溶液与所述丝胶蛋白的二甲基亚砜溶液混合，置于20～45℃下反应0.5～36小时，将反应液透析12～72小时，获得酰肼修饰的丝胶蛋白溶液，再经冻干得到酰肼修饰的丝胶蛋白粉末；或者将步骤1)中得到的丝胶蛋白粉末以0.001-0.1g/mL比例溶解于100-1000mL的质量百分数为2％的2-吗啉乙磺酸溶液，再按照每克丝胶蛋白粉末加入8-10g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐及4-40g的N-羟基琥珀酰亚胺，室温搅拌12-24小时，得到丝胶蛋白反应液；将按照每升所述丝胶蛋白反应液加入2.5-25mL的比例，将质量百分数为85％的水合肼溶液滴加到所述丝胶蛋白反应液中，室温下反应12-24小时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丝胶蛋白水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)提取丝胶蛋白，并将其制成粉末：称取家蚕蚕茧，并将其剪成碎片，用水清洗，去除水分；按每克蚕茧碎片加入10‑50mL去离子水或10‑50mL的0.01‑0.2mol/L Na2CO3水溶液，然后在70‑100℃条件下搅拌0.5‑3小时，使丝胶蛋白溶解，得到丝胶蛋白溶液；离心去除所述丝胶蛋白溶液中的不溶性物质，并透析丝胶蛋白溶液12～72小时，获得澄清丝胶蛋白溶液；冻干该澄清丝胶蛋白溶液，得到丝胶蛋白粉末；2)制备酰肼修饰的丝胶蛋白：将步骤1)中得到的丝胶蛋白粉末以0.2‑10g/mL比例溶解于30‑200mL的二甲基亚砜中，再按照每克丝胶蛋白粉末加入0.1‑2g的比例，添加N,N‑羰基二咪唑反应1～3小时，得到丝胶蛋白的二甲基亚砜溶液；同时将己二酸二酰肼以0.5‑50g/mL比例溶于50‑400mL二甲基亚砜中，得到己二酸二酰肼的二甲基亚砜溶液；并按每克丝胶蛋白加入6‑10g己二酸二酰肼，将所述己二酸二酰肼的二甲基亚砜溶液与所述丝胶蛋白的二甲基亚砜溶液混合，置于20～45℃下反应0.5～36小时，将反应液透析12～72小时，获得酰肼修饰的丝胶蛋白溶液，再经冻干得到酰肼修饰的丝胶蛋白粉末；或者将步骤1)中得到的丝胶蛋白粉末以0.001‑0.1g/mL比例溶解于100‑1000mL的质量百分数为2％的2‑吗啉乙磺酸溶液，再按照每克丝胶蛋白粉末加入8‑10g的1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐及4‑40g的N‑羟基琥珀酰亚胺，室温搅拌12‑24小时，得到丝胶蛋白反应液；将按照每升所述丝胶蛋白反应液加入2.5‑25mL的比例，将质量百分数为85％的水合肼溶液滴加到所述丝胶蛋白反应液中，室温下反应12‑24小时，将反应液透析12～72小时，获得酰肼修饰的丝胶蛋白溶液，再经冻干得到酰肼修饰的丝胶蛋白粉末；3)制备氧化葡聚糖：称取葡聚糖、高碘酸钠分别以0.1‑0.8g/mL，0.01‑0.2g/mL比例溶于10‑50mL水中得到葡聚糖水溶液和高碘酸钠水溶液；在冰浴下将10‑50mL的高碘酸钠溶液缓慢滴加到10‑50mL的葡聚糖水溶液中，4℃条件下避光反应1～24小时；将反应液透析12～72小时，再经冻干得到氧化度为10‑40％的氧化葡聚糖粉末；4)制备酰肼修饰的丝胶蛋白溶液及氧化葡聚糖溶液将步骤2)获得的酰肼修饰的丝胶蛋白粉末溶于蒸馏水中，制成浓度为50‑400g/L酰肼修饰的丝胶蛋白溶液；将步骤3)获得的氧化葡聚糖粉末溶于蒸馏水中，制成浓度为5‑500g/L氧化葡聚糖溶液；5)按1:1‑5的体积比将4)中得到的酰肼修饰的丝胶蛋白溶液与氧化葡聚糖溶液混合得到所述丝胶蛋白水凝胶。...

【技术特征摘要】
1.一种丝胶蛋白水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)提取丝胶蛋白，并将其制成粉末：称取家蚕蚕茧，并将其剪成碎片，用水清洗，去除水分；按每克蚕茧碎片加入10-50mL去离子水或10-50mL的0.01-0.2mol/LNa2CO3水溶液，然后在70-100℃条件下搅拌0.5-3小时，使丝胶蛋白溶解，得到丝胶蛋白溶液；离心去除所述丝胶蛋白溶液中的不溶性物质，并透析丝胶蛋白溶液12～72小时，获得澄清丝胶蛋白溶液；冻干该澄清丝胶蛋白溶液，得到丝胶蛋白粉末；2)制备酰肼修饰的丝胶蛋白：将步骤1)中得到的丝胶蛋白粉末以0.2-10g/mL比例溶解于30-200mL的二甲基亚砜中，再按照每克丝胶蛋白粉末加入0.1-2g的比例，添加N,N-羰基二咪唑反应1～3小时，得到丝胶蛋白的二甲基亚砜溶液；同时将己二酸二酰肼以0.5-50g/mL比例溶于50-400mL二甲基亚砜中，得到己二酸二酰肼的二甲基亚砜溶液；并按每克丝胶蛋白加入6-10g己二酸二酰肼，将所述己二酸二酰肼的二甲基亚砜溶液与所述丝胶蛋白的二甲基亚砜溶液混合，置于20～45℃下反应0.5～36小时，将反应液透析12～72小时，获得酰肼修饰的丝胶蛋白溶液，再经冻干得到酰肼修饰的丝胶蛋白粉末；或者将步骤1)中得到的丝胶蛋白粉末以0.001-0.1g/mL比例溶解于100-1000mL的质量百分数为2％的2-吗啉乙磺酸溶液，再按照每克丝胶蛋白粉末加入8-10g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐及4-40g的N-羟基琥珀酰亚胺，室温搅拌12-24小时，得到丝胶蛋白反应液；将按照每升所述丝胶蛋白反应液加入2.5-25mL的比例，将质量百分数为85％的水合肼溶液滴加到所述丝胶蛋白反应液中，室温下反应12-24小时，将反应液透析12～72小时，获得酰肼修饰的丝胶蛋白溶液，再经冻干得到酰肼修饰的丝胶蛋白粉末；3)制备氧化葡聚糖：称取葡聚糖、高碘酸钠分别以0.1-0.8g/mL，0.01-0.2g/mL比例溶于
\t10-50mL水中得到葡聚糖水溶液和高碘酸钠水溶液；在冰浴下将10-50mL的高碘酸钠溶液缓慢滴加到10-50mL的葡聚糖水溶液中，4℃条件下避光反应1～24小时；将反应液透析12～72小时，再经冻干得到氧化度为10-40％的氧化葡聚糖粉末；4)制备酰肼修饰的丝胶蛋白溶液及氧化葡聚糖溶液将步骤2)获得的酰肼修饰的丝胶蛋白粉末溶于蒸馏水中，制成浓度为50-400g/L酰肼修饰的丝胶蛋白溶液；将步骤3)获得的氧化葡聚糖粉末溶于蒸馏水中，制成浓度为5-500g/L氧化葡聚糖溶液；5)按1:1-5的体积比将4)中得到的酰肼修饰的丝胶蛋白溶液与氧化葡聚糖溶液混合得到所述丝胶蛋白水凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述葡聚糖的分子量为40-120kDa。3.一种丝胶蛋白水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)提取丝胶蛋白，并将其制成粉末：称取家蚕蚕茧，并将其剪成碎片，用水清洗，去除水分；按每克蚕茧碎片加入10-50mL去离子水或10-50mL的0.01-0.2mol/LNa2CO3水溶液，然后在70-100℃条件下搅拌0.5-3小时，使丝胶蛋白溶解，得到丝胶蛋白溶液；离心去除所述丝胶蛋白溶液中的不溶性物质，并透析丝胶蛋白溶液12～72小时，获得澄清丝胶蛋白溶液；冻干该澄清丝胶蛋白溶液，得到丝胶蛋白粉末；2)制备酰肼修饰的丝胶蛋白：将步骤1)中得到的丝胶蛋白粉末以0.2-10g/mL比例溶解于30-200mL的二甲基亚砜中，再按照每克丝胶蛋白粉末加入0.1-2g的比例，添加N,N-羰基二咪唑反应1～3小时，得到丝胶蛋白的二甲基亚砜溶液；同时将己二酸二酰肼以0.5-50g/mL比例溶于50-400mL二甲基亚砜中，得到己二酸二酰肼的二甲基亚砜溶液；并按每克丝胶蛋白加入6-10g己二酸二酰肼，将所述己二酸二酰肼...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，王征，刘佳，乞超，徐鲁明，
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