一种丝蛋白海绵及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种丝蛋白海绵，其beta‑sheet含量低于30wt％，所述丝蛋白海绵不溶于水。本申请还提供了所述丝蛋白海绵的制备方法，包括以下步骤：A)将丝蛋白水溶液密封培育后与高结晶丝蛋白纳米纤维溶液混合，得到混合溶液；B)将所述混合溶液冷冻后冻干，得到丝蛋白海绵。本申请以少量高结晶丝蛋白纳米纤维为诱导剂，同经过处理的丝蛋白溶液混合，再依次经冷冻与冻干，直接从水溶液中制备不溶于水的丝蛋白多孔海绵材料。该方法将高结晶丝蛋白纳米纤维诱导、温度处理和冷冻过程中的丝蛋白组装速率调控结合，不需要添加任何其他溶剂或者处理过程，获得了不溶于水的多孔海绵，工艺简单，绿色环保，生物相容性优异。

Silk protein sponge and preparation method thereof

The invention discloses a silk fibroin sponge, the beta sheet content is lower than 30wt%, the silk fibroin sponge is insoluble in water. The invention also provides a preparation method of the silk fibroin sponge, which comprises the following steps: A) the silk fibroin aqueous solution after incubation with high crystalline sealing silk fibroin nanofibers mixed solution, mixed solution; B) the mixed solution of freezing and freeze-drying, silk protein sponge. This application in a small amount of high crystalline silk fibroin nanofibers as inducer, and been mixed with silk fibroin solution, followed by frozen and lyophilized, silk protein porous sponge materials insoluble in water directly from the water solution. The high crystalline silk fibroin nanofibers, silk protein induced by temperature treatment and frozen in the process of assembling speed regulation combined, do not need to add any other solvent or process, obtained porous sponge, insoluble in water and has the advantages of simple process, green environmental protection, excellent biocompatibility.

【技术实现步骤摘要】
一种丝蛋白海绵及其制备方法
本专利技术涉及生物材料
，尤其涉及一种丝蛋白海绵及其制备方法。
技术介绍
丝蛋白优异的生物相容性，力学性能，可降解性，易于成形以及能够在水溶液中进行处理等优点，已经使其成为具有潜在应用价值的通用生物材料。具有多孔结构的丝蛋白海绵已经广泛应用于皮肤、骨、神经、软骨等多种组织的修复，并取得良好的效果。如何利用温和、稳定、简单的方法制备丝蛋白多孔海绵，并调控多孔海绵的力学以及生物学性能成为丝蛋白生物材料的重要发展方向。目前研究者开发出多种制备丝蛋白海绵的方法，主要包括盐析法和冷冻干燥法；盐析法制备的多孔海绵主要构象为beta-sheet结晶，力学性能高，不适合应用于软组织修复，冷冻干燥法所制备的丝蛋白，尽管一般为非晶结构，但其会在水中溶解，导致其无法应用，只能通过醇处理、真空水处理来诱导形成beta-sheet，最终获得不溶于水的海绵材料。近年来，利用高结晶的丝蛋白纳米纤维作为诱导剂，促进丝蛋白在冻干过程中发生结构转化，从而直接获得不溶于水的丝蛋白海绵材料，上述方法由于制备过程中不需要使用有机溶剂进行后处理，引起人们的兴趣。然而，上述技术要求加入高结晶丝蛋白纳米纤维的含量不能低于7.5％，否则制备的多孔海绵会在水中部分溶解；而高晶纳米纤维含量过高，则容易导致部分丝蛋白沉淀，使得制备多孔海绵不均匀。如何有效降低高晶纳米纤维含量的同时，有效提高所制备多孔海绵在水中的稳定性是提高上述丝蛋白海绵材料应用价值的关键。因此，基于上述进展，有必要将高晶纳米纤维诱导同丝蛋白自组装调控结合，在更低的高晶纳米纤维含量的条件下，实现不溶性丝蛋白海绵的稳定制备。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种丝蛋白海绵及其制备方法，本申请在较低含量高结晶丝蛋白纳米纤维的基础上可制备不溶性的丝蛋白海绵。本申请提供了一种丝蛋白海绵，所述丝蛋白海绵的beta-sheet含量低于30wt％，所述丝蛋白海绵不溶于水。优选的，所述丝蛋白海绵具有贯通的多孔结构，孔径为50～500μm。本申请还提供了所述的丝蛋白海绵的制备方法，包括以下步骤：A)，将丝蛋白水溶液密封培育后与高结晶丝蛋白纳米纤维溶液混合，得到混合溶液；B)，将所述混合溶液冷冻后冻干，得到丝蛋白海绵。优选的，所述丝蛋白水溶液中的丝蛋白与所述高结晶丝蛋白纳米纤维溶液中高结晶丝蛋白纳米纤维的质量比为(15～60)：1。优选的，所述密封培育的温度为35～70℃，时间为6～48h。优选的，所述高结晶丝蛋白纳米纤维溶液的高结晶丝蛋白纳米纤维以beta-sheet结构为主，高结晶丝蛋白纳米纤维的直径为10～20nm，长度为200nm～3μm。优选的，所述冷冻的温度为-4～-12℃，所述冷冻的时间为8～48h。优选的，所述冻干的温度为-20～-90℃，所述冻干的时间为12～48h。优选的，所述高结晶丝蛋白纳米纤维溶液按照下述方法制备得到：将丝蛋白溶液浓缩至浓度为8～12wt％的第一丝蛋白溶液；将所述第一丝蛋白溶液浓缩至浓度为18～22wt％的第二丝蛋白溶液；将所述第二丝蛋白溶液稀释至浓度为0.5～2wt％，密封培育，得到高结晶丝蛋白纳米纤维溶液。优选的，所述得到第一丝蛋白溶液中的浓缩在40～60℃进行；所述得到第二丝蛋白溶液中的浓缩在25～35℃进行，所述密封培育的温度为50～70℃。本申请提供了一种丝蛋白海绵，其beta-sheet含量低于30wt％，且不溶于水。为得到上述丝蛋白海绵，本申请提供了所述丝蛋白海绵的制备方法，其首先将丝蛋白水溶液密封培育后再与高结晶丝蛋白纳米纤维溶液混合，再将得到的混合溶液冷冻后冻干，得到丝蛋白海绵。在上述过程中，丝蛋白在密封培育后丝蛋白的构象逐渐向中间态转变，由此部分转变的丝蛋白更容易在高晶纳米纤维诱导下继续变化，从而可降低高结晶丝蛋白纳米纤维的含量；在同高结晶丝蛋白纳米纤维溶液混合后，在高结晶丝蛋白纳米纤维的诱导下，丝蛋白继续向中间态和晶体结构变化；在冷冻的过程中，丝蛋白的构象进一步向中间态转化，并逐步靠近结晶态，同时在丝蛋白中形成结晶颗粒，最后在冻干阶段，形成主要由非晶构象的丝蛋白纳米纤维组成，且结晶颗粒冻干在丝蛋白纳米纤维中形成多孔结构，最终得到了多孔-非晶结构的且不溶于水的丝蛋白海绵。附图说明图1为本专利技术采用的高结晶丝蛋白纳米纤维的宏观图；图2为本专利技术采用的高结晶丝蛋白纳米纤维的微观图；图3为本专利技术采用的高结晶丝蛋白纳米纤维的红外光谱图；图4为本专利技术实施例2制备的丝蛋白多孔海绵的扫描电镜图(高倍)；图5为本专利技术实施例2制备的丝蛋白多孔海绵的扫描电镜图(低倍)；图6为本专利技术实施例2制备的丝蛋白多孔海绵的FTIR图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种丝蛋白海绵，所述丝蛋白海绵的beta-sheet含量低于30wt％，所述丝蛋白海绵不溶于水。本申请提供了一种丝蛋白海绵，其beta-sheet含量低于30wt％，具有贯通的多孔结构。本申请所述丝蛋白海绵不溶于水，在水中稳定性较好，生物相容性更好。本申请的丝蛋白海绵具有可控的孔结构，孔径在50～500μm可调。由此，本申请提供了上述丝蛋白海绵的制备方法，包括以下步骤：A)，将丝蛋白水溶液密封培育后与高结晶丝蛋白纳米纤维溶液混合，得到混合溶液；B)，将所述混合溶液冷冻后冻干，得到丝蛋白海绵。本申请以少量高结晶的丝蛋白纳米纤维为诱导剂，经与处理的丝蛋白溶液混合，再依次经过冷冻与冻干，得到了丝蛋白海绵。在制备丝蛋白海绵的过程中，本申请首先将丝蛋白水溶液密封培育；经过密封培育后，无规丝蛋白的构象逐渐向中间态转变。所述丝蛋白为本领域技术人员熟知的丝蛋白，对此本申请没有特别的限制。所述密封培育的温度为35～70℃，时间为6～48h；在具体实施例中，所述密封培育的温度为40～60℃，时间为8～24h。所述密封培育的温度和时间影响丝蛋白转化的程度，因此也会影响最终获得的丝蛋白海绵在水中的稳定性、多孔结构以及力学性能等。在丝蛋白溶液经过密封培育后将其与高结晶丝蛋白纳米纤维溶液混合，得到混合溶液。高结晶丝蛋白纳米纤维具有诱导普通丝蛋白构象变化和纳米纤维形成的作用，因此高结晶丝蛋白纳米纤维能够诱导普通丝蛋白溶液中的丝蛋白向中间态和bata-sheet晶体结构转化，除此之外，高结晶丝蛋白纳米纤维的直径和长度会对丝蛋白在冷冻过程中的排布有影响，最终影响丝蛋白海绵的孔结构以及力学性能。由于密封培育后的丝蛋白溶液中的丝蛋白已经发生了部分转变，因此丝蛋白更容易在高结晶丝蛋白纳米纤维诱导下继续变化，从而在低含量的高结晶丝蛋白纳米纤维下可获得不溶于水的多孔海绵。所述高结晶丝蛋白纳米纤维溶液中的高结晶丝蛋白纳米纤维与所述丝蛋白溶液中的丝蛋白的质量比为1：(15～60)，在具体实施例中，所述高结晶丝蛋白纳米纤维溶液中的高结晶丝蛋白纳米纤维与所述丝蛋白溶液中的丝蛋白的质量比为1：(20～50)。高结晶丝蛋白纳米纤维的含量增加会提高对普通丝蛋白向晶体结构转化的程度，因此导致丝蛋白海绵结晶度升高，硬度增加；同时高结晶丝蛋白纳米纤维含量的增加会降低溶液的均匀性，从而使得制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丝蛋白海绵，其特征在于，所述丝蛋白海绵的beta‑sheet含量低于30wt％，所述丝蛋白海绵不溶于水。

【技术特征摘要】
1.一种丝蛋白海绵，其特征在于，所述丝蛋白海绵的beta-sheet含量低于30wt％，所述丝蛋白海绵不溶于水。2.根据权利要求1所述的丝蛋白海绵，其特征在于，所述丝蛋白海绵具有贯通的多孔结构，孔径为50～500μm。3.权利要求1所述的丝蛋白海绵的制备方法，包括以下步骤：A)，将丝蛋白水溶液密封培育后与高结晶丝蛋白纳米纤维溶液混合，得到混合溶液；B)，将所述混合溶液冷冻后冻干，得到丝蛋白海绵。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述丝蛋白水溶液中的丝蛋白与所述高结晶丝蛋白纳米纤维溶液中高结晶丝蛋白纳米纤维的质量比为(15～60)：1。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述密封培育的温度为35～70℃，时间为6～48h。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高结晶丝蛋白纳米纤维溶液的高结晶丝蛋白纳米纤维以beta-sheet结构为主，高...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝文莉，吕强，
申请(专利权)人：丝纳特苏州生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32