本发明专利技术公开了一种蚕丝蛋白与聚Ｄ，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０．５／９９．５～９９．５／０．５。本发明专利技术还公开了上述共聚物的固相聚合制备方法及其在生物医用材料中的应用，以及上述共聚物的纳米材料及其制备方法。本发明专利技术采用熔融开环聚合制备蚕丝蛋白和聚Ｄ，Ｌ－乳酸的共聚物，在合成工艺中未使用溶剂，因而工艺简单，产品成本低。本发明专利技术可制备不同数均分子量的蚕丝蛋白和聚Ｄ，Ｌ－乳酸的共聚物。本发明专利技术制备的蚕丝蛋白和聚Ｄ，Ｌ－乳酸的共聚物，可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。
【技术实现步骤摘要】
,l-乳酸的共聚物及其制备方法和应用的制作方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种蚕丝蛋白和聚D，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，为了提高聚乳酸材 料力学性能、生物降解性能和生物相容性，必须对聚乳酸材料进行改性。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。其中，共聚改性是聚乳酸重 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。聚乳酸的共聚改性工艺路线包括丙交酯/共聚单体的开环聚合和乳酸/共聚单体 的共縮聚两种。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，可以固定生物活性分子，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，促进细胞的粘附和生长。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。将聚氨基 酸链段引入聚乳酸，可降低聚乳酸的结晶度、调节降解性能、提高亲水性。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，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。乳酸-氨基酸共聚物一般通过丙交酯与氨基酸环状衍生物的开环共聚来制备，其中 乳酸/赖氨酸体系的共聚研究最多。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，再与丙交酯一起阳离子开环共聚合得到含赖氨酸单元 2.6%的乳酸-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，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，且共聚物中氨基酸链段的含量较低，影响了材料性能的改善。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 丝素蛋白中含有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20(TC，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。国内已有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报导。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 丝素蛋白溶液和聚乳酸溶液充分混合制得共混膜。改变蚕丝蛋白的结构性能作用，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， 生成较小分子量的蚕丝蛋白。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)。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，利用蚕丝蛋白作为亲水性基团，与丙交酯进行开环共聚，可以合成嵌段共 聚物。但这方面目前国内外尚无研究报导。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和聚D，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的另一技术问题是提供一种蚕丝蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物的纳 米材料。本专利技术还要解决的再一技术问题是提供上述纳米材料的制备方法。 本专利技术还要解决的最后一个技术问题是提供上述蚕丝蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物 的应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下 一种蚕丝蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物，该共聚物具有如下结构其中，X为1-2500间的整数，Y为l 970间的整数，R为H、 -CH3、 -CH2OH、 -CH2SH、 -CH(HO)CH3、 -CH(CH3)2、 -CH2CH(CH3)2、 -CH(CH3)CH2CH3、 -CH2CH2SCH3、 -CH2COOH、 -CH2CH2CONH2、 -CH2CH2CH2CH2NH2、 -CH2CH2CH2CH2NH2、中的任意一种；该共聚物分子量为5000~180000,蚕丝蛋白链段与聚D，L-乳酸链段的质量比为 0.5/99.5~99.5/0.5。上述蚕丝蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物的制备方法，包括如下步骤(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蚕丝蛋白和聚Ｄ，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１～２０ ００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； 该共聚物分子量为５０００～１８００００，蚕丝蛋白链段与聚Ｄ，Ｌ－乳 酸链段的质量比为０．５／９９．５～９９．５／０．５。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高勤卫，李明子，寇琴，周壮丽，吴国成，
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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