本发明专利技术公开了一种蚕丝蛋白与聚Ｌ－乳酸的共聚物，该共聚物具有如上结构，其分子量为５０００～１８００００，蚕丝蛋白链段与聚Ｌ－乳酸链段的质量比为１／９９～９９／１。本发明专利技术还公开了上述共聚物的制备方法及其在生物医用材料中的应用。本发明专利技术将蚕丝蛋白作为亲水性基团引入聚Ｌ－乳酸中，制备一种蚕丝蛋白与聚Ｌ－乳酸的共聚物，制备工艺简单、生产周期短、成本低、无污染。通过本发明专利技术制备出的蚕丝蛋白与聚Ｌ－乳酸的共聚物可以有效改善聚乳酸材料的亲水性、生物相容性、细胞亲和性，控制材料的降解速度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种蚕丝蛋白与聚L-乳酸的共聚物及 其制备方法和应用。
技术介绍
聚乳酸(PLA)是一种生物相容性很好的可生物降解吸收高分子材料，具有生物相 容性好、降解的产物可参与人体的新陈代谢、毒性低等优点，已经被广泛应用于组织工 程及其他生物医药领域。但是聚乳酸也存在性能缺陷，如脆性较大、力学强度较低和降 解周期难于控制等。此外，PLA是疏水性的高分子，对细胞的粘附性较差。纯聚乳酸 作为组织工程材料植入生物体后会引起一些温和的炎症反应，因此必须对聚乳酸材料进 行改性。为了提高聚乳酸材料在生物体内的相容性和细胞亲和性，常采用的改性方法包括共 聚改性法、等离子体表面处理、表面修饰法等。共聚是聚乳酸重要的分子工程方式，通 过与其他单体或低聚物的共聚可改变材料的亲水性、结晶性等，聚合物的降解速度可根据共聚物的分子量及共聚单体或低聚物种类及配比等加以控制，从而实现聚乳酸材料在 组织工程方面的广泛应用。目前，聚乳酸共聚物既可以采用丙交酯与共聚单体开环聚合的方法制备，也可以采 用乳酸与共聚单体直接共縮聚反应制备。丙交酯或乳酸与亲水性的单体或聚合物如聚乙 二醇、氨基酸、聚肽和多糖类等共聚，在疏水的聚乳酸链段中引入亲水的聚合物链段， 可以提高材料的生物相容性，调节其降解速率。聚氨基酸具有多个活性官能团，可以用来固定具有生物活性的分子，如蛋白质、糖 类、多肽等，其支链可以与小肽、药物或交联剂等连接，促进细胞的黏附和生长；聚氨 基酸本身也具有良好的生物相容性和可生物降解性，其降解产物氨基酸对人体无毒害作 用。将氨基酸链段引入聚乳酸，可以综合两类聚合物的优良性能，达到调节聚乳酸材料 的降解性能和生物相容性的目的。目前，氨基酸对聚乳酸的改性主要通过与其形成共聚 物来完成。聚(乳酸—氨基酸)共聚物依合成途径不同，可以具有无规共聚物、交替共聚 物、嵌段共聚物、接枝共聚物等多种类型。氨基酸的引入可降低聚乳酸的结晶度，对其 降解性能起到调节作用，并可具有一定亲水性。共聚物侧链的反应活性官能团可以吸附 蛋白质、糖类、多肽等，可以使整个共聚物大分子链获得特定的氨基酸顺序以便细胞识 别，从而有效固定生物活性因子，提高聚乳酸与细胞的亲和性。通过丙交酯与氨基酸环状衍生物的共聚改性聚乳酸是研究较多的一种方法，其中对 乳酸与赖氨酸的共聚研究最多。Barrem等则先合成出含有乳酸结构单元和氨基被保护的 赖氨酸单元的环状二聚体。该环状二聚体与丙交酯一起经由阳离子开环共聚合得到含赖 氨酸单元2.6%的乳酸一赖氨酸共聚物。该共聚物的氨基可偶联短肽，赋予它更好的生 物活性，能有效提高其对细胞的黏附力(J. Am. Chem. Soc.， 2004,115(23):11010-11011 )。 Jin等先合成了氨基被保护的丝氨酸单元的环状二聚体，然后与丙交酯反应，最后合成 了含丝氨酸2%的乳酸与丝氨酸的共聚物(Polymer，1998，39(21):5155-5162)。 Elisseeff和 Kimura等通过设计新环而制备出乳酸与甘氨酸、赖氨酸的交替共聚物，这些材料是细 胞培养及组织工程的良好载体。共聚物中氨基酸含量对其性能有显著影响，其玻璃化温 度、熔点、结晶度均低于聚L-乳酸(PLLA)，而其降解速度略快于PLLA。共聚物中氨 基酸含量越高，降解速度越快。通过改变共聚物中氨基酸含量可实现聚乳酸类材料的降 解速度的可调控性(Elisseeff， Macromolecules,1997, 30(7):2182 2184 。 Kimura， Macromolecules, 2006,21(11):3338 3340)。中国专利ZL03135454.8公开了一种聚乳酸-氨基酸酯共混物及其制备方法，采用溶液共混法改性聚乳酸，获得聚乳酸/氨基酸酯的共 混物，该共混物材料有很好的生物相容性和界面相容性，可作为组织支架材料。但是氨 基酸的制备与聚合成本高，工艺复杂，存在着较多的技术难点。蚕丝蛋白(SF)是一种天然氨基酸共聚物，具有优良的机械性能和生物相容性。蚕 丝蛋白中含有18种氨基酸，其中甘氨酸(36%)、丙氨酸(28%)、丝氨酸(14%)和酪氨酸(10%) 含量较多。蚕丝蛋白的一些氨基酸广泛存在于人和脊椎动物的组织中，对人体细胞具有 亲和性。蚕丝蛋白可以根据不同的研究目的和制备条件被制作为纤维、粉末、凝胶、丝 肽粉及丝素膜等多种形式，可用作化妆品基材、食品添加剂和医药原料等。近年来，蚕 丝蛋白的凝胶和多孔性材料已经被开发作为药物释放载体、三维细胞培养基、人造皮肤、 抗凝血材料及透析膜等，但再生丝蛋白材料尚存在机械性能和降解速度难以控制的问 题。而且纯丝素膜溶失率很高，不能直接使用，不溶化处理后，强度较大，但伸长很小， Tg超过200'C,膜又硬又脆，很难在生物体内使用，所以必需经过改性以后才可以作为 医用材料使用。在改善提高丝素膜的性能方面，主要是采用与其他聚合物共混的方法来 实现，如采用聚酰胺、聚乙二醇、聚L-丙氨酸、聚丙烯酸、海藻酸钠、纤维素共混膜、 壳聚糖等聚合物共混改性蚕丝蛋白。将蚕丝蛋白和聚乳酸进行混合，制备细胞黏附性优良、降解性能良好的生物医用材 料的研究目前国内已有报道。陈建勇、张加忠等用聚L-乳酸对丝素膜进行改性，共混合 膜的力学性能明显提高，透汽性也有所提高，但透湿性略有下降(化工学报,2008， 3(59): 773 777;功能材料，2007， 12(38): 2048 2051)。周燕、刘扬等利用蚕丝至白溶液和聚乳酸溶液充分混合制得共混膜。改变蚕丝素蛋白肽链的结构性能作用，制备生物降解膜 (丝绸月刊，2007，4: 16 18)。聚乳酸作为生物降解材料，具有优良的性能。蚕丝蛋白可以进行酸或碱催化水解， 生成较小分子量的丝肽链。通过控制丝素溶液的浓度、水解时间、温度等可获得所需分 子量的水溶性的蚕丝蛋白(SF)。丝肽主要是由氨基酸构成的，其所含的NH2和C00H 端基可以与乳酸低聚物的OH和COOH端基进行共縮聚反应。因此，在综合考虑蚕丝蛋 白和聚乳酸这两种材料性能的基础上，取长补短，进行仿生设计，蚕丝蛋白作为亲水性 基团，可以通过与乳酸聚合物共聚合成嵌段共聚物，为制备聚乳酸自组装材料，提高 PLA材料的细胞相容性提供了可能。但这方面目前国内外尚无研究报导。迄今为止，由乳酸及其他小分子多官能团单体(如乙醇酸)出发合成聚乳酸类生物可 降解材料的直接縮合聚合法已经有了显著进步，分子量高的可达数十万，其合成步骤简 捷，而且获得的材料具有实用价值。因此，为了降低PLA材料的合成成本，本专利技术釆 用直接法合成聚乳酸/蚕丝蛋白共聚物(PLLASF)。我国石油资源的严重匮乏已经制约着经济的发展，而我国具有丰富的乳酸类的生物 资源，可以替代石化产品。同时，我国是世界上蚕丝大国，生产中的废丝和下脚茧可以 制备蚕丝蛋白肽链。蚕丝蛋白/聚乳酸改性材料在生物医用材料、纺织材料、塑料和涂 料等领域都具有广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种蚕丝蛋白与聚L-乳酸的共聚物，以改善聚乳酸材料的亲水性、生物相容性、细胞亲和性，控制材料的降解速度。本专利技术还要解决的技术问题是提供上述共聚物的制备方法。本专利技术还要解决本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蚕丝蛋白与聚Ｌ－乳酸的共聚物，其特征在于该共聚物具有如下结构： Ｈ－（－Ｏ＊Ｈ－ＣＯ－）↓［ｙ］－（－ＨＮ－＊Ｈ－ＣＯ－ＨＮ－＊Ｈ－ＣＯ－ＨＮ－＊Ｈ－ＣＯ－）↓［ｘ］－ＯＨ， 其中，Ｘ为１～２０００间的整数，Ｙ为１～２０００ 间的整数，Ｒ为：Ｈ、－ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＯＨ、－ＣＨ↓［２］ＳＨ、－ＣＨ（ＨＯ）ＣＨ↓［３］、－ＣＨ（ＣＨ↓［３］）↓［２］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ（ＣＨ↓［３］）↓［２］、－ＣＨ（ＣＨ↓［３］）ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＳＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＯＯＨ、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＯＮＨ↓［２］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＮＨ↓［２］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＮＨ↓［２］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＮＨ＊ＮＨ↓［２］ －ＣＨ↓［２］－＊ －ＣＨ↓［２］－＊＊＊ －ＣＨ↓［２］－＊ －ＣＨ↓［２］－＊－ＯＨ 中的任意一种； 该共聚物的分子量为５０００～１８００００，蚕丝蛋白链段与聚Ｌ－乳酸链段 的质量比为１／９９～９９／１。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高勤卫，李明子，吴国成，周壮丽，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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