本发明专利技术提供了一种弹性可调控的自体角蛋白矫形材料及具制备方法，所述的自体角蛋白矫形材料由自体的人发或动物自身的毛发经还原法得到的纯角蛋白溶液制得，所得的自体角蛋白矫形材料具有良好的弹性可控性及优良的力学性能，弹性伸长率可控范围为50％-110％，弹性回复率为98％-99％，断裂强度为0.5-0.7GPa，初始模量为0.1-0.75GPa，能够满足对疏松结缔组织及血管、韧带、软骨组织等不同肌体组织进行矫形修复的弹性及力学性能要求。所述的自体角蛋白矫形材料由自体纯角蛋白制成，能够诱导胶原纤维重生，具有良好生物降解性，可被肌体完全降解吸收，矫形修复过程中不发生组织粘连，在生物医药领域具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于生物材料
技术介绍
利用天然生物材料的优异生物相容性开发新型生物体矫形材料是生物医用工程和组织工程替代治疗领域的一项重要研究课题。人体或动物的肌体由大量具有柔性和极富弹性的结缔组织构成，这些结缔组织在不同的器官或组织中发挥不同的功能，保证肌体的正常运转。胶原纤维是构成结缔组织的一种重要纤维，广泛存在于脏器、皮肤、血管、巩膜、韧带和肌腱中。为了满足肌体不同组织功能的需求，胶原纤维在不同组织中的结构亦存在差别，如胶原纤维的原纤维直径随其所在组织的不同而异，肌腱的原纤维可比角膜中的原纤维粗约20倍。高负荷力的组织中原纤维比较粗，其负荷力的大小与原纤维粗细成正相关。因此，要开发一种适应性良好的矫形材料，一方面，要使其具有良好的生物相容性，能够 诱导胶原重生；另一方面，还需考虑材料的弹性及力学性能的可控性，使其能够满足人体不同组织矫形及修复的需要。早已有关于胶原纤维体外生长聚合三维构建过程和特征的报道，此类工作是开发矫形及组织替代材料的基础，但自体胶原取材受到限制，只能用取自动物体的胶原组织作为原料，因此，容易发生坏死现象和排斥反应。而取自于自体的毛发类角蛋白材料为上述供体矛盾提供了良好的突破口，可以取患者的人发作为原材料来制备矫形材料用于自已修复。角蛋白也具有自组装成纤特性，可以制备具有良好力学性能的矫形材料。此外，角蛋白大分子富含胱氨酸(7% -8% )，胱氨酸使得角蛋白大分子内和大分子间形成交联键，从而赋予了天然角蛋白材料良好的弹性性能和力学性能，通过采取适当的调控方法，还原角蛋白可以制备具有力学性能可调控的矫形材料，适用于不同组织的矫形修复治疗。人类对从天然材料中提取角蛋白并将其转化为粉末、膜、涂料等的研究始于20世纪70年代。进入20世纪80年代后，角蛋白作为新兴生物材料发展迅速，目前，已有许多相关专利资料报道了角蛋白矫形材料的制备方法。中国专利(03819328.0)，该专利技术提供了一种用于骨医学治疗的角蛋白矫形材料，所述的角蛋白材料才有磺化并富含高分子量的中间丝蛋白，通过压制固体角蛋白粉末制成，可以使多孔的，也可以是致密的角蛋白材料，可用于骨的置换、增大及骨折的内部固定装置。但粉末压制物的刚性较强，而人体大多组织的都是具有一定柔性的材料，因此，此类矫形材料的应用领域有限。中国专利(200780005567. 6)，该专利技术提供了一种带电荷的角蛋白分级方法，所制备的角蛋白可用做生物医学植入物的涂料，能够有效降低细胞和组织对基材的粘合，可用于开发血管移植物、导管、心率转变器等矫形材料，还可用于血栓栓塞症的修复治疗。但此类医学植入物的基体往往存在不可降解性，需在完成矫形和回复治疗后后手术移除，给患者增加了痛苦，因此，应当进一步开发可生物降解型的矫形植入物。中国专利(99107708. 3)，该专利提供一种生物相容性好，能诱导自体腱形成，在肌体内可被吸收的人发角蛋白人工腱矫形修复材料的制作方法。该人发角蛋白人工腱由两种或两种以上不同程度的、控制性生物化学处理的人发角蛋白按一定比例缓和编结形成。可用于医学矫形修复外科使用。该人工腱有化学处理的人发纤维编结而成，保留了人发纤维的强度，能够满足肌腱高强低伸的力学性能要求，并通过生化处理赋予了自体人发良好的生物学特性。克服了“同种异体腱”、“碳纤维腱”的不足，是开发自体角蛋白矫形植入材料的典范。本专利技术提供一种由还原法制得的纯角蛋白经体外自组装成纤构成的弹性可调控的自体角蛋白矫形材料，不含有交联剂或增塑剂。该角蛋白矫形材料具有良好的生物力学性能，能够诱导胶原纤维重生，具有良好生物降解性，可被肌体完全降解吸收，矫形修复过程中不发生组织粘连，可广泛应用于器官与组织的矫形修复治疗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。 为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种力学性能可调控的自体角蛋白矫形材料。其特征在于，自体角蛋白矫形材料由还原法得到的纯角蛋白溶液制得，自体角蛋白矫形材料的弹性性能具有可控性，并具有良好的生物力学性能。弹性伸长率可控范围为40% -190%，弹性回复率为98% -99%，断裂强度为O. 5-0. 7GPa，初始模量为O.05-0. 75GPa。所述的自体角蛋白矫形材料的自体角蛋白供体优选为自体的人发，也可为动物自身的毛发。所述的还原法所用试剂为还原剂、蛋白质变性剂的组合物。所述的还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钾或偏重亚硫酸钠，还原剂的质量百分比浓度为7^-12 ^所述的蛋白质变性剂优选为尿素、硫脲或溴化锂，蛋白质变性剂的摩尔浓度为6-10M。所述的纯角蛋白溶液的制备方法为第一步将取自于自体的人发或动物的毛发依次进行开松、除杂、清洗和干燥处理后，切断成3-6mm的纤维段，以固液比为2. 5-10g/250ml浸入到含有还原剂和蛋白质变性剂的溶液中在50-90°C搅拌2-6h，搅拌器转速为100-400r/min ；第二步将搅拌后所得的混合物用80-120目筛网过滤除去未反应的天然角蛋白纤维，离心处理去除滤液中的细小杂质，离心速度3000-7000rpm，离心时间O. 2_lh，而后取上清液。第三步室温条件下，在无氧环境下快速脱盐去除溶液中的小分子物质，而后浓缩，得到纯角蛋白溶液，浓度为2% -5%。所述的自体角蛋白矫形材料的制备方法为将角蛋白溶液浇铸于不同形态的模具中，在温度为40-60°C的条件下固化5-24h。所述的模具可以是用于结缔组织修复的具有一定厚度的片材模具，也可以是与血管尺度相近的微型管道模具，还可以是模拟韧带、肌腱组织的具有一定长径比的细长形状的模具，或者是用于制备软骨组织修复的块状或者复杂体型模具。所述的力学性能可调控的自体角蛋白矫形材料的弹性性能调控方法为将浓度为O. 02-0. 04%过氧化氢水溶液按质量百分比I : 100缓慢滴入纯角蛋白溶液中，以调整角蛋白溶液中大分子的交联速度和交联程度，调控自体角蛋白矫形材料的弹性。本专利技术提供了一种弹性可调控的自体角蛋白矫形材料的制备方法，角蛋白的供体为患者自身人发或动物自身毛发，且制过程中不使用交联剂，能够有效减少植入物的排斥反应等不良现象，避免了移植物自体取材对患者带来的痛苦。采用无氧环境下快速脱盐的方法避免了常规透析脱盐周期长的弊端，且最大程度的保全了蛋白质大分子交联反应的活性基团，避免了长时间透析过程带来的角蛋白分子氧化及重结晶问题，将角蛋白大分子的活性基团最大限度的保留下来，并在材料制备过程中有效利用角蛋白大分子的活性基团，通过调节角蛋白大分子活性基团的交联反应速度，从角蛋白大分子结构的层面改善角蛋白矫形材料的弹性和韧性，制备各种弹性和力学性能满足使用要求的矫形材料。在保证植入材料生物相容性和使用安全性的前提下，极大地拓展了角蛋白植入材料的应用范围。具体实施方式 下面通过实施例来具体说明本专利技术。实施例I将洗净的人发切断成3-5mm长的纤维段，以固液比为3g/100ml浸入到250ml亚硫酸氢钾和尿素的溶液中，其中，所述溶液是通过将偏重亚硫酸钠加到7M尿素水溶液中得至IJ，亚硫酸氢钾的质量浓度为8%，在60°C下对混合物搅拌5h，搅拌器转速300r/min。80目筛网过滤后，4000rpm离心分离O. 4h后取上清液，氮气保护条件下采本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高弹角蛋白再生纤维及其制备方法，其特征在于，自体角蛋白矫形材料由还原法得到的纯角蛋白溶液制得，自体角蛋白矫形材料的弹性性能具有可控性，并具有良好的生物力学性能。弹性伸长率可控范围为40％？190％，弹性回复率为98％？99％，断裂强度为0.5？0.7GPa，初始模量为0.05？0.75GPa。
【技术特征摘要】
1.一种高弹角蛋白再生纤维及其制备方法，其特征在于，自体角蛋白矫形材料由还原法得到的纯角蛋白溶液制得，自体角蛋白矫形材料的弹性性能具有可控性，并具有良好的生物力学性能。弹性伸长率可控范围为40% -190%，弹性回复率为98% -99%，断裂强度为 O. 5-0. 7GPa，初始模量为 O. 05-0. 75GPa。2.如权利要求I所述的一种弹性可调控的自体角蛋白矫形材料，其特征在于，自体角蛋白供体优选为自体的人发，也可为动物自身的毛发。3.如权利要求I所述的一种弹性可调控的自体角蛋白矫形材料及其制备方法，其特征在于，所述的还原法所用试剂为还原剂、蛋白质变性剂的组合物。所述的还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钾或偏重亚硫酸钠，还原剂的质量百分比浓度为7% -12%。所述的蛋白质变性剂优选为尿素、硫脲或溴化锂，蛋白质变性剂的摩尔浓度为6-10M。4.如权利要求I所述的一种弹性可调控的自体角蛋白矫形材料及其制备方法，其特征在于，所述的纯角蛋白溶液制备方法的具体步骤为 ①将取自于自体的人发或动物的毛发依次进行开松、除杂、清洗和干燥处理后，切断成3-6mm的纤维段，以固液比为2. 5-10g/250ml浸入到含有还原剂和蛋白质变性剂的溶液中在5...
【专利技术属性】
技术研发人员：范杰，刘雍，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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