一种类弹性蛋白-蚕丝纤维多孔复合材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种类弹性蛋白‑蚕丝纤维多孔复合材料，其制备原料中包括类弹性蛋白多肽和蚕茧，具体步骤包括，将蚕茧剪碎，脱胶获得蚕丝纤维；将类弹性蛋白多肽与蚕丝纤维进行交联制得所述多孔复合材料。本发明专利技术的复合材料易于加工成型，采用钴60辐照灭菌后未影响材料性能；并且本发明专利技术的复合材料对周围组织无不良影响，能与周围组织融为一体；同时，本发明专利技术的复合材料，其降解速率与骨或软骨再生速度匹配，能持续稳定地为细胞生长提供支撑作用。

A kind of elastic protein silk fiber porous composite material and its application

The present invention discloses a kind of elastic protein silk fiber porous composite materials, the preparation of raw materials including elastin like polypeptides and cocoon, specific steps include the cocoon cut, obtain degumming of silk fiber; the elastin like polypeptide and silk fiber was prepared by cross-linking of the porous composite material. The invention of the composite material could be easily processed, sterilized using cobalt 60 irradiation did not affect the material properties; and the composite material of the invention has no adverse effects on the surrounding tissue, can be integrated with the surrounding tissue; at the same time, the composite material of the invention, and the degradation rate of bone or soft bone regeneration velocity matching, can be sustained and stable to cell growth to provide support.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医学材料领域，特别涉及一种类弹性蛋白-蚕丝纤维多孔复合材料及其在制备组织工程骨和软骨支架材料等中的应用。
技术介绍
肿瘤切除，创伤和先天性畸形是临床上导致骨和软骨缺损的主要原因。目前，修复骨及软骨缺损的金标准是自体组织移植，但自体组织移植会给患者带来二次创伤，而且取材量有限，因此，骨和软骨缺损修复依然是医学界的难点。组织工程(tissueengineering,TE)技术为骨和软骨组织缺损修复提供了有效的方法。TE的基本原理是从机体内获得少量的细胞(又称种子细胞)在体外培养扩增，然后使扩增的细胞粘附在生物材料上形成细胞-材料复合物，将该复合物植入机体的组织或器官病损部位，修复创伤。TE的基本要素包括种子细胞，促进细胞和组织再生的生物活性分子，以及用以维持人工组织特定形态的支架材料。近年来，出现了多种用于骨及软骨组织工程的材料，如静电纺丝高分子材料，其优点是构建了类似于细胞外基质的微米或纳米拓扑结构，但材料孔径较小，不利于细胞进入材料内部从而限制了组织向内生长。其次，还有水凝胶材料，其可以方便实现细胞的包埋，但其生物惰性和不可降解性以及难以塑形性限制了它的应用。
技术实现思路
鉴于现有骨和软骨组织工程材料的缺点和不足，本专利技术的目的是提供一种类弹性蛋白-蚕丝纤维多孔复合材料，该材料用于制备组织工程骨和软骨支架材料，具有足够的空隙结构，降解速率与骨或软骨再生速度匹配、并且具有一定的弹性，且不易从缺损处脱落。本专利技术的技术方案如下：一种类弹性蛋白-蚕丝纤维多孔复合材料，所述多孔复合材料的制备原料中包括类弹性蛋白多肽和蚕茧。所述多孔复合材料的制备方法，包括以下步骤，将蚕茧剪碎，脱胶获得蚕丝纤维；将类弹性蛋白多肽与蚕丝纤维进行交联制得所述多孔复合材料。所述脱胶的步骤包括，蚕茧剪碎后浸泡于热的脱胶剂中，经清洗、透析除盐后干燥得到所述蚕丝纤维；或者蚕茧剪碎后置于去离子水中，在高于大气压条件下煮沸后取出干燥保存。所述脱胶剂为0.01M～1M的盐酸溶液、0.01M～1M的氢氧化钠溶液、0.01M～1M的尿素溶液或0.01M～1.9M的碳酸钠溶液。所述浸泡或煮沸的时间均为0.5～24小时。所述交联的步骤包括，将蚕丝纤维浸没在质量浓度为0.01％～5％的类弹性蛋白多肽溶液中冻干成型，37℃～65℃真空干热交联0.5～72小时后，真空状态下温度缓慢降至室温后取出得到所述复合材料。本专利技术提供另外一种交联的步骤，包括，将蚕丝纤维浸没在质量浓度为0.01％～5％的类弹性蛋白溶液中冻干成型后浸没在交联用溶液中反应得到交联材料，交联材料经清洗、真空干燥后得到所述多孔复合材料。所述交联用溶液为质量浓度为0.01％～2％京尼平、质量浓度为0.01％～2％原花青素溶液，或是质量浓度为0.01％～2％戊二醛和质量浓度为0.01％～2％聚乙二醇的混合溶液。所述反应的条件为4℃～37℃反应0.5～72h。本专利技术的多孔复合材料用于制备组织工程骨或软骨支架。本专利技术的有益效果是：1本专利技术的多孔复合材料易于加工成型，采用钴60辐照灭菌后未影响材料的理化特性及生物相容性；并且本专利技术的复合材料对周围组织无不良影响，能与周围组织融为一体；2本专利技术的多孔复合材料具有良好的生物相容性，受试动物无炎症反应，无疾病或死亡，其降解产物对细胞、组织、机体无毒性；3本专利技术的多孔复合材料，其降解速率与骨或软骨再生速度匹配，能持续稳定地为细胞生长提供支撑作用；4本专利技术的多孔复合材料具有一定的弹性，不易从缺损处脱落；5本专利技术的多孔复合材料孔隙率高且具有通孔结构，能为细胞均匀分布和生长提供足够的空间。附图说明图1为对比例及各实施例的扫描电子显微镜图。图2为对比例及各实施例：(a)断裂强力；(b)断裂伸长率测试结果；(c)类弹性蛋白(ELP)、蚕丝纤维(S)、类弹性蛋白-蚕丝纤维冻干材料(S-ELP)和类弹性蛋白-蚕丝纤维干热交联材料(S-ELP-DHT)的杨氏模量测试结果。每种材料测试4个样品，统计结果以平均值±标准差表示(***p<0.001)。图3(a)分别为S和S-ELP-DHT材料接种骨髓间充质干细胞后植入裸鼠皮下1个月和2个月后的大体形貌观察图；(b)为本专利技术方法制备的纤维多孔材料接种骨髓间充质干细胞后植入裸鼠皮下1个月和2个月后的显微CT结果。图4分别为S和S-ELP-DHT材料接种骨髓间充质干细胞后植入裸鼠皮下1个月和2个月后的组织学染色结果(依次为苏木精-伊红(HE,haematoxylinandeosin)染色，蕃红O(S-O,safraninO)染色，甲苯胺蓝染色(TB,toluidineblue)，马森三色染色(MTS,Masson’strichromestaining)，I型胶原(ColI,collagentypeI)和III型胶原(ColIII,collagentypeIII)免疫荧光染色；标尺从上至下依次为1000μm，500μm和200μm)，在含有方框图片的下方，所有图片均是选取对应纵列方框内区域放大后拍摄。图5分别为S和S-ELP-DHT材料接种软骨细胞后植入裸鼠皮下1个月和2个月后的形貌观察及组织学染色结果(依次为大体观察，苏木精-伊红(HE,haematoxylinandeosin)染色，蕃红O(S-O,safraninO)染色，甲苯胺蓝染色(TB,toluidineblue)，马森三色染色(MTS,Masson’strichromestaining)，II型胶原(ColII,collagentypeII)和X型胶原(ColX,collagentypeX)免疫荧光染色；标尺从上至下依次为10mm，1000μm，500μm和200μm)，在含有方框图片的下方，所有图片均是选取对应纵列方框内区域放大后拍摄。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术在配制类弹性蛋白多肽溶液或其他溶液时或者清洗时所用去离子水可用普通生活用水、单蒸水、双蒸水、生理盐水或磷酸缓冲液替代。另外，本专利技术所用真空干燥的方法可以用加热烘干、吸湿剂干燥、自然风干、低温冷冻干燥、超临界点干燥替代。弹性蛋白(elastin)广泛存在于软骨、椎间盘、血管、肝脏等组织细胞外基质中，与微纤维共同组成弹性纤维(elasticfibre)，赋予组织回弹、抗张和变形伸缩的能力。依据天然弹性蛋白氨基酸序列设计合成的具有弹性蛋白特征的人工多肽，称为类弹性蛋白(elastin-likepolypeptide，ELP)(或类弹性蛋白多肽)。ELP是基于天然弹性蛋白的保守五肽串联重复序列(Val-Pro-Gly-Xaa-Gly，VPGXG)制备的基因工程产物，其中Xaa可以是除了Pro以外的任一种氨基酸。本专利技术类弹性蛋白多肽是利用基因工程、微生物发酵和常规蛋白质分离纯化技术制备的冻干粉，具体的制取可参考专利(申请号：201110162563.7)，或者直接从西北大学生命科学学院陕西省生物技术重点实验室购买得到。本专利技术所述多孔复合材料是医学植入物，优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种类弹性蛋白‑蚕丝纤维多孔复合材料，其特征在于，所述多孔复合材料的制备原料中包括类弹性蛋白多肽和蚕茧。

【技术特征摘要】
1.一种类弹性蛋白-蚕丝纤维多孔复合材料，其特征在于，所述多孔复合材料的制备原料中包括类弹性蛋白多肽和蚕茧。2.权利要求1所述多孔复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，将蚕茧剪碎，脱胶获得蚕丝纤维；将类弹性蛋白多肽与蚕丝纤维进行交联制得所述多孔复合材料。3.如权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述脱胶的步骤包括，蚕茧剪碎后浸泡于热的脱胶剂中，经清洗、透析除盐后干燥得到所述蚕丝纤维；或者蚕茧剪碎后置于去离子水中，在高于大气压条件下煮沸后取出干燥保存。4.如权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述脱胶剂为0.01M～1M的盐酸溶液、0.01M～1M的氢氧化钠溶液、0.01M～1M的尿素溶液或0.01M～1.9M的碳酸钠溶液。5.如权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述浸泡或煮沸的时间均为0.5～24小时。6.如权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈富林，陈卓玥，李红民，谢鑫，崔继红，余源，张婧，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61