專利名稱：一種可注射成型的絲素蛋白水凝膠及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種水凝膠材料及其制備方法，特別涉及一種可采用注射成型的絲素蛋白水凝膠，它可作為組織修復材料、藥物輔料等，應用于生物醫用領域。
背景技術：
凝膠是介于固體與液體之間的一種物理狀態，具有獨特的性質，尤其是水凝膠，性質柔軟，能保持一定的形狀，在其中保持有大量的水份，由于聚合物鏈間的物理交聯和化學交聯作用而不會溶解于水中，只能溶漲且保持一定的形狀。水凝膠具有良好的生物相容性、 水滲透性，目前被廣泛用于人工皮膚、組織工程材料、藥物釋放、人造肌肉、生物傳感器、分離裝置、重金屬離子回收等方面。可注射水凝膠可在體內原位形成，這樣就可避免外科手術過程中的高度創傷性，加速愈合、減少病人痛苦、降低醫療費用。特別當用于修復復雜形狀的組織時，可注射水凝膠具有自適應性，可體溫固化，這是一般水凝膠不可比擬的。可注射水凝膠可用于生物活性分子控釋、細胞的包埋以及用作組織支架材料等方面。絲素蛋白無毒、無刺激性，具有良好的生物相容性，能夠促進人體細胞的生長，具有一定的生物可降解性。通過對多種生物材料的對比研究，文獻報道了絲素蛋白具有與膠原同等的體內、體外生物相容性([J]BiOmaterialS，2003，24 (3) :401 - 416)。因此，絲素蛋白是制造生物醫學材料的較理想原料。絲素蛋白水凝膠可由絲素蛋白溶液制得。絲素蛋白溶液在靜置下會逐漸向凝膠化轉變，但是這個轉變需要比較長的時間，常溫條件下一般要在1個月以上。也可以通過改變絲素蛋白溶液的PH值來加快凝膠化的過程，有文獻([J]浙江工程學院學報，1999，16(3)， 172 — 176)報道，當pH值接近于絲素蛋白的等電點(pH=3.9)時，絲素蛋白容易發生膠凝作用，但也需要8天左右的時間才能完成凝膠化。此外，絲素蛋白的濃度對于凝膠時間也有影響，在文獻([J]食品科學，2007，28(12)，58 — 62)中報道了絲素蛋白溶液在濃度大于 10%時比較容易形成凝膠，但是在濃度小于10%時需要很長的時間才能形成凝膠的研究結果，而高濃度絲素蛋白溶液形成的凝膠含水量較低，孔隙率也較低，在應用時受到一定的限制，因此，低濃度下的絲素溶液凝膠化時間太長制約了絲素水凝膠的使用。在本發明作出之前，中國發明專利(CN1158338C)公開了一種化學交聯結構的絲素凝膠、海綿狀絲素凝膠材料制備方法，采用調整絲素蛋白質水溶液的pH，并混入環氧化合物作為交聯劑，經冷凍，凝固成凝膠。眾所周知，環氧化合物具有一定的毒性，雖然采用水洗法去除未反應的環氧交聯劑，但是凝膠中仍然存在殘留的環氧交聯劑，從而帶來一定的毒性并且降低絲素蛋白的生物相容性([J]生物醫學工程學雜志，2007，24 (6) 1309 1313)。 中國發明專利(CN101502670)公開了一種絲素蛋白水凝膠的制備方法，采用超聲波震蕩的方法，能夠在短時間內形成水凝膠，但是其難以做到可注射及在體內成型。
發明內容
為了克服現有技術存在的不足，本發明提供一種生物相容性好，可用于注射成型的絲素蛋白水凝膠及其制備方法本發明所采用的技術方案是提供一種絲素蛋白水凝膠，它包括A和B兩種組份，按體積比，A:B=10:1 ;A組份為濃度10 300 g/Ι的絲素蛋白水溶液，B組份組為濃度 0. 01 100 g/Ι的表面活性劑溶液；所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑。上述的一種絲素蛋白水凝膠，所述的陰離子表面活性劑為辛基磺酸鈉，辛烷基硫酸鈉，戊基硫酸鈉，庚基硫酸鈉，癸基硫酸鈉，十一烷基硫酸鈉，十二烷基硫酸鈉，十二烷基磺酸鈉，十三烷基硫酸鈉，十四烷基硫酸鈉，十六烷基硫酸鈉，十八烷基硫酸鈉，硬脂酸鉀， 油酸鉀，月桂酸鉀，硬脂酸納，油酸納，月桂酸納中的一種，或它們的任意組合。上述的一種絲素蛋白水凝膠，所述的非離子表面活性劑為月桂醇聚氧乙烯醚， 十四醇聚氧乙烯醚，椰子油醇聚氧乙烯醚，月桂酸蔗糖酯，棕櫚酸蔗糖酯，硬脂酸蔗糖酯，吐溫，司盤，平平加0，聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物中的一種，或它們的任意組合。本發明還提供一種制備可注射絲素蛋白水凝膠的方法，包括如下步驟
(1)將A和B兩種組份分別保存于2 8 °C的溫度下；A組份為濃度10 200g/l的絲素蛋白水溶液，B組份為濃度0. 01 100 g/Ι的表面活性劑溶液；所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑；
(2 )按體積比A B=IO 1將A和B混合均勻，在30 40 V的溫度下靜置5 30分鐘， 得到一種絲素蛋白水凝膠。本發明具有以下明顯優點
(1)本發明采用絲素蛋白作為水凝膠主體，以表面活性劑溶液為凝膠劑，兩組份均為液態，在一定溫度的混合過程中不會凝膠化，有利于吸入針管中，便于注射成型；混合溶液注射入體后，溫度升高，溶液快速凝膠化，可由溫度控制凝膠化；無化學交聯劑殘留，其生物相容性好；可以降解，降解產物無毒無刺激性。可應用于人工皮膚，人工軟骨，細胞培養支架， 生物反應器，酶固定化材料，藥物輔料等生物醫用方面。在溶液混合時可以加入藥物，一起注射后形成水凝膠，其載藥率幾乎達到100%，也可用作介入栓塞劑。(2)本發明所提供的絲素蛋白水凝膠，可以注射入人體形成任意形狀的水凝膠，不需要在體外塑形，可在體內原位形成，避免了外科手術過程中的創傷性，特別適用于修復復雜形狀的組織。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明技術方案作進一步描述。實施例一
本實施例提供的絲素蛋白水凝膠制備步驟如下
1、將40克白廠絲放入4升質量濃度為0.05%的碳酸鈉溶液中，于98 100°C處理0. 5 小時，然后洗滌，再次放入4升濃度為0. 05%的碳酸鈉溶液中，于98 100°C處理0. 5小時， 重復3次，使蠶絲脫膠，充分洗滌干燥后得到純絲素纖維。將純絲素纖維300毫升9. 3摩爾 /升的溴化鋰溶液，在65士2°C攪拌溶解成絲素蛋白混合溶液；
2、將所得的絲素蛋白混合溶液裝入透析袋中，用去離子水透析3天，去除溴化鋰等雜質，得到純的絲素蛋白溶液；3、調節絲素蛋白溶液濃度為30g/l，為組份A，存放于4！的溫度下；
4、配置濃度為15g/Ι的辛基硫酸鈉溶液，為組份B，存放于4 °C的溫度下；
5、將上述組份A與B以A:B=10:1體積比混合均勻，注入成型模具中，靜置升溫至37°C， 10分鐘后得到成型的絲素蛋白水凝膠。實施例二
1 、將40克生絲放入5升濃度為0.2%的碳酸鈉溶液中，于98 100°C處理2小時，使蠶絲脫膠，充分洗滌干燥后得到純絲素纖維。將純絲素纖維置于300毫升濃度為9. 3摩爾 /升的溴化鋰溶液中，在65士2°C的溫度下攪拌溶解成絲素蛋白混合溶液；
2、將所得的絲素蛋白混合溶液裝入透析袋中，用去離子水透析3天，去除溴化鋰等雜質，得到純的絲素蛋白溶液；
3、調節絲素蛋白溶液濃度為20g/Ι為組份A，于6°C存放；
4、配置濃度為20g/Ι的十二烷基硫酸鈉溶液為組份B，于6°C存放；
5、將上述組份A與組份B以A:B=10:1體積比混合均勻，采用注射器將該混合溶液注入體內，在37°C的體溫下約15分鐘后形成所需形狀的水凝膠。本實施例所提供的絲素蛋白水凝膠，可以液體狀注射入體內，當溫度升高至體溫后，約在15分鐘形成所需形狀的水凝膠，不需要在體外塑形，可在體內原位形成，避免了外科手術過程中的創傷性，特別適用于修復復雜形狀的組織。該絲素蛋白水凝膠生物相容性好，可應用于人工皮膚，人工軟骨，細胞培養支架，生物反應器，酶固定化材料，藥物輔料等生物醫用方面。同時，在溶液混合時可以加入藥物，一起注射后形成水凝膠，其載藥率幾乎達到100%，也可用作介入栓塞劑。實施例三
1、將100克廢蠶絲放入4升濃度為0.05%的中性皂溶液中，于98 100°C處理0. 5小時脫膠，重復處理3次，充分洗滌后得到純絲素纖維。將晾干后的純絲素纖維用100毫升摩爾比為1 :8 2的氯化鈣、水、乙醇溶液，在75士5°C下加熱溶解得到絲素蛋白混合溶液；
2、將所得的絲素蛋白混合溶液裝入透析袋中，用去離子水透析3天，去除氯化鈣、乙醇等雜質，得到純的絲素蛋白溶液；
3、調節絲素蛋白溶液濃度為40g/l為組份A；存放于8 °C的溫度條件下；
4、配置濃度為10g/Ι的十八烷基硫酸鈉，1 g/Ι的P0l0Xamerl88溶液為組份B ；存放于8 °C的溫度條件下；
5、將上述A與B組份以A:B=10:1體積比混合均勻，升溫至37°C，約16分鐘形成水凝膠。實施例四
1、將200克繭殼放入20升濃度為0.3%的碳酸鈉溶液中，于98 100°C處理2小時， 使繭殼脫膠，充分洗滌后得到純絲素(即絲素蛋白)。將晾干后的純絲素，用100毫升9.3摩爾/升的溴化鋰溶液，在65士2°C攪拌溶解成絲素蛋白混合溶液；
2、將所得的絲素蛋白混合溶液裝入透析袋中，用去離子水透析3天，去除溴化鋰等雜質，得到純的絲素蛋白溶液；于2°C存放；
3、調節絲素蛋白溶液濃度為40g/Ι為組份A ；于2°C存放；
4、配置濃度為10g/l的十八烷基硫酸鈉，0.1g/Ι的硬脂酸蔗糖酯溶液為組份B;5、 將上述組份A與組份B以10:1體積比混合均勻，升溫至37°C，約10分鐘形成水凝膠。
權利要求
1.一種絲素蛋白水凝膠，其特征在于它包括A和B兩種組份，按體積比，A:B=10:1 ;A 組份為濃度10 300 g/Ι的絲素蛋白水溶液，B組份組為濃度0. 01 100 g/Ι的表面活性劑溶液；所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑。
2.根據權利要求1所述的一種絲素蛋白水凝膠，其特征在于所述的陰離子表面活性劑為辛基磺酸鈉，辛烷基硫酸鈉，戊基硫酸鈉，庚基硫酸鈉，癸基硫酸鈉，十一烷基硫酸鈉， 十二烷基硫酸鈉，十二烷基磺酸鈉，十三烷基硫酸鈉，十四烷基硫酸鈉，十六烷基硫酸鈉， 十八烷基硫酸鈉，硬脂酸鉀，油酸鉀，月桂酸鉀，硬脂酸納，油酸納，月桂酸納中的一種，或它們的任意組合。
3.根據權利要求1所述的一種絲素蛋白水凝膠，其特征在于所述的非離子表面活性劑為月桂醇聚氧乙烯醚，十四醇聚氧乙烯醚，椰子油醇聚氧乙烯醚，月桂酸蔗糖酯，棕櫚酸蔗糖酯，硬脂酸蔗糖酯，吐溫，司盤，平平加0，聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物中的一種，或它們的任意組合。
4.一種制備如權利要求1所述的絲素蛋白水凝膠的方法，其特征在于包括如下步驟 (1)將A和B兩種組份分別保存于2 8 °C的溫度下；A組份為濃度10 300g/l的絲素蛋白水溶液，B組份為濃度0. 01 100 g/Ι的表面活性劑溶液；所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑；(2 )按體積比A B = 10 1，將A和B混合均勻，在30 40 V的溫度下靜置5 30分鐘，得到一種絲素蛋白水凝膠。
全文摘要
本發明涉及一種水凝膠材料及其制備方法，特別涉及一種可采用注射成型的絲素蛋白水凝膠及其制備方法。將濃度為10～300g/l的絲素蛋白水溶液和濃度為0.01～100g/l的表面活性劑溶液分別存放于2～8℃的溫度下，使用時，按體積比10:1將上述兩組份混合均勻，在30～40℃的溫度下靜置5～30分鐘，得到一種可注射成型的絲素蛋白水凝膠。它的生物相容性好，可應用于人工皮膚，人工軟骨，細胞培養支架，生物反應器，酶固定化材料，藥物輔料等生物醫用方面。尤其是它可方便地在體內原位形成，避免外科手術過程中的創傷性，特別適用于修復復雜形狀的組織。
文檔編號C08L89/00GK102220017SQ20111011543
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月5日 優先權日2011年5月5日
發明者盧神州, 吳錫龍, 李明忠 申請人:蘇州大學