本发明专利技术涉及一种用聚乙烯醇制成的丝素蛋白多孔海绵状支架及其制备方法和用途，所述支架由以下重量百分含量的丝素蛋白纤维60～80％和聚乙烯醇颗粒20～40％制成，所述支架上设有均匀分布的微孔，所述支架的孔隙率为85～95%；所述制备方法为：1）从蚕丝中提取丝素蛋白形成丝素蛋白水溶液；2）将聚乙烯醇溶液与丝素蛋白溶液混合；3）将丝素蛋白和聚乙烯醇共混液移入透析袋，置于聚乙二醇溶液中透析浓缩；4）将浓缩后的共混物置于塑料模具中，冷冻干燥；5）将干燥后的共混物放入水中漂洗，除去聚乙烯醇，形成海绵状丝素蛋白多孔材料；6）将制成的多孔支架材料在室温下干燥即得；所述支架用于组织工程、软组织修复或药物缓释。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种聚乙烯醇制备的丝素蛋白多孔支架及其制备方法和用途，属于生物材料
技术介绍
丝素蛋白是家蚕体内产生的高分子量(约400KDa)的天然有机分子，其含量占蚕丝的70% 80%，含有18种氨基酸，其中的11种为人体必需氨基酸；另一方面，丝素蛋白对人体无毒害作用，安全可靠，具有良好的生物相容性，适于开发成功能性材料。因此，随着对其独特氨基酸组成及结晶结构等理化特性研究的深入，国 内外对丝素的应用正从传统的纺织领域积极向多领域探索，丝素蛋白在生物医学材料领域的应用也日趋广泛和深入。丝素蛋白在不需要添加辅助剂及有机溶剂的情况下能够制成多种形态的生物材料，如多孔海绵状支架、薄膜、凝胶、微米及纳米颗粒等。相比于胶原蛋白(天然材料)及聚酯共聚物(合成材料)等传统的生物材料，丝素蛋白具有独特的亲疏水间隔区域的分子结构，因而可以在酸碱度，离子强度，加热，剪切力等外界条件的作用下发生分子结构(无规卷曲到￠-折叠)的改变。形成的￠-折叠结构可以达到整个蛋白分子二级结构的50%以上。 折叠化的丝素蛋白分子通过￠-折叠结构之间极强的作用力(氢键，疏水作用力)而自发地组装成高密度的结晶区，从而形成不溶于水的高机械强度的多聚物材料。由丝素蛋白制成的生物材料具有机械强度高、生物相容性好以及免疫原性和炎症反应低、安全可靠等优点。在体内，丝素蛋白材料通过蛋白酶的作用降解为多肽和氨基酸，降解产物安全无毒，并且降解的速率可以通过控制丝素蛋白材料中结晶区(￠-折叠结构)的含量进行调节。因此，丝素蛋白材料是一种理想的生物医用材料，不仅适合于制造可植入体内的各种医疗用具和制品，在酶固定化、生物传感器、药物缓释等其他医药工业领域也具有极大的应用潜力o丝素蛋白生物材料，尤其是多孔性的丝素蛋白海绵作为软组织缺损的修复材料已经在世界范围内被广泛的研究。人体内的软组织，如肌肉，乳房等的再生和功能重建通常需要6个月以上的时间并需要多种细胞和生长因子的协同作用，而现今通常使用的生物材料如胶原蛋白，透明质酸，聚乳酸等在体内的降解速度过快，对组织再生所需的细胞的生长分化很难起到长期稳定的支持作用。如果将缓慢降解(几个月以上)的丝素蛋白海绵支架作为修复材料植入体内缺损(创伤)的部位，由于在较长的时间内支架的完整性和机械性能得以保持，因而周围的细胞(包括干细胞)及细胞生长因子得以通过支架的孔隙进入并附着在支架壁上，进而增殖并分化为成熟细胞，分泌各种胞外物质，最终形成所需的组织结构，完成修复的过程。此外，如果将病人自体的干细胞预先在体外增殖并接种于丝素蛋白支架材料中，然后再将材料移植入病人体内将可以使这一修复过程更为快速有效，形成的组织将更为完整自然。目前丝素蛋白支架的制备主要为以下几种方法，有机溶剂法，该方法制备过程中使用高浓度的丝素蛋白溶液，因而制成的多孔材料机械强度高，降解缓慢(一年以上)，适合于骨，软骨，肌肉等大多数组织的修复。然而，多孔材料中残留的有机溶剂有可能导致细胞毒性，产生炎症反应，进而影响组织修复的过程。完全去除残留的有机溶剂则需要优化的制备工艺及额外的设备和费用。此外，在制备过程中向材料中加入的生物活性分子，如细胞生长因子会受到有机溶剂的影响而失活，进而限制了功能性多孔支架材料的制备和使用。盐析法，该方法制备过程中不使用有机溶剂，避免了组织修复过程中产生炎症反应等毒副作用，而且简化了多孔材料的制备工艺，降低了产品的成本。然而，由于制备过程需使用较低浓度的丝素蛋白溶液，因而制成的丝素蛋白多孔支架材料机械强度较差，降解速度较快(半年至一年)，适用于那些对材料的机械强度要求较低且组织生长较快的组织修复领域，如皮肤的修复。此外，与有机溶剂法相似，制备过程中加入的功能性生物活性分子有可能会受到周围高浓度的盐溶液的影响而失活。冷冻干燥法，其制备过程简单，成本低，不含有毒有机溶剂。材料中添加的生物活性分子易保持活性。然而，由于制备过程中使用低比例且小分子的化合物(醇)与低浓度的丝素蛋白溶液共混，因而很难有效地控制支架材料的孔隙率和孔径度。平均的孔径大小通常低于200微米，不利于周围的组织细胞进入支架并生长分化。此外，与盐析法相似，制备 的多孔支架材料机械性能较差，降解较快。 并且目前的丝素蛋白在用于组织工程和组织修复时存在材料表面疏水性过高，因而限制了周围组织细胞的快速吸附及生长分化的缺陷。同样的原因使得其在药物缓释剂方面的应用存在对某些药物分子，尤其是含大量疏水基团的分子具有非特异性不可逆吸附，因而影响了药物的持续释放的缺陷。向丝素蛋白材料中混入某些亲水性的聚合物从而改变材料的性状是解决这些问题的最为简单和有效的方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种有机溶剂含量低、生物亲和性强，机械性能强，降解慢，制备过程简单的用聚乙烯醇制成的丝素蛋白多孔支架及其制备方法和用途，以使其作为生物材料，更好地应用于组织工程中。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下一种用聚乙烯醇制成的丝素蛋白多孔海绵状支架，由以下重量百分含量的丝素蛋白纤维60 80%和聚乙烯醇颗粒20 40%共混物制成，所述支架上设有均匀分布的微孔，所述微孔的孔径为100 500微米，所述支架的孔隙率为85 95%，所述孔隙率为多孔支架材料中所有孔隙的体积占材料总体积的百分比。本专利技术的用聚乙烯醇制成的丝素蛋白多孔海绵状支架有益效果是本专利技术的支架材料的机械性能和降解速率更为优良，同时具备降解缓慢，质地柔软弹性的特点，由于制备中使用大分子量的聚乙烯醇作为分离相并且经过浓缩的过程使聚乙烯醇相形成固态的均一的致孔剂，从而使制成的支架材料具有更好的多孔性，支架材料中残留的少量聚乙烯醇能够改变材料表面的疏水性，有利于细胞的生长和组织的修复。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。本专利技术解决上述技术问题的又一技术方案如下一种用聚乙烯醇制成的丝素蛋白多孔海绵状支架的制备方法，包括以下步骤I)将从蚕丝中提取的丝素蛋白制成重量体积百分比为5 8%的丝素蛋白水溶液；2)将聚乙烯醇溶液与丝素蛋白溶液以1:5 1:2的重量比混合，得到共混液，所述聚乙烯醇溶液由分子量为30000 186000道尔顿的聚乙烯醇溶于水制得；3)将共混液移入透析袋，置于重量体积比为10 20%的聚乙二醇溶液中透析浓缩12 24小时，制得浓缩共混液，所述共混液与聚乙烯醇溶液的体积比为I :10 I :100倍； 4)将浓缩后的共混液置于模具中，冷冻干燥24 72小时，得到共混物； 5)将共混物放入水中漂洗，除去聚乙烯醇，形成海绵状丝素蛋白多孔材料； 6)将制成的多孔支架材料在室温下干燥24 48小时，即得。本专利技术的用聚乙烯醇制成的丝素蛋白多孔海绵状支架有益效果是与有机溶剂制备法相比，本专利技术(一)不需要任何有毒的有机溶剂，制备过程中唯一使用的化合物聚乙烯醇已被作为药物载体或医疗器械的组成成分广泛用于医学临床，因而整个制备过程安全无 毒，易于大规模生产和应用；(二)在有机溶剂制备法中，丝素蛋白的浓缩和诱导产生@ -折叠结构分为两个步骤，需要使用不同的试剂。本专利技术采用一步法处理，并采用高分子量的聚乙烯醇在诱导丝素蛋白形成￠-折叠结构的同时在材料中形成大小均一适合的孔洞，因而大大简化了生产的过程，降低了成本；(三本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用聚乙烯醇制成的丝素蛋白多孔海绵状支架，其特征在于，由以下重量百分含量的丝素蛋白纤维60～80％和聚乙烯醇颗粒20～40％制成，所述支架上设有均匀分布的微孔，所述微孔的孔径为100～500微米，所述支架的孔隙率为85～95%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张凤莲，鲁国明，
申请(专利权)人：北京汇亨创管理咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：
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