专利名称：谷物类醇溶蛋白管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种生物医药技术领域的材料及其制备方法，具体是一种内径0. 2 12mm，管长《5cm的谷物类醇溶蛋白管及其制备方法。
背景技术：
组织工程概念的出现和近二十年的发展使我们有希望彻底治疗人体组织器官的
损伤和功能障碍，这是一种通过细胞培养而直接获得新组织和新器官的新技术，被认为是21世纪最具有应用前景的治疗方法[Liu Q， Tissue Engineering(组织工程)，In :Biomaterials and TissueEngineering， Shi DL ed， Beijing, Tsinghua UniversityPublishing Press, 2004，p. 195.]。在组织工程领域研究中，通常应用具备生物相容性的可降解材料去诱导周围组织再生或成为植入细胞粘附、生长、分化的临时支架，调节细胞生理功能。因此材料本身需兼具良好的生物相容性和可降解性，在理想情况下，支架材料在体内以预定的速度降解、被吸收，其原有的三维空间被新生组织取代填满，达到协助损伤部位恢复的作用。 目前常用的支架材料有1)天然生物材料，包括有活性和无活性两类。前者取自于自体的神经、骨骼肌、血管、膜管等；后者有如几丁糖、明胶、胶原、壳聚糖及脱细胞细胞外基质等；2)合成材料不可降解吸收的非生物材料，如硅胶管、聚氨酷；可降解聚合物第2代生物材料，如聚乳酸(polylactic acid， PLA)、聚乙醇酸(polyglycolic acid， PGA)及其复合材料，如聚乳酸-乙醇酸[Poly(D， L-lactidoco-glycolide， PL-GA)]。用于神经修复的组织工程支架材料中，一类是天然活性材料，常取自于自体的神经、骨骼肌、血管、膜管等；另一类是非生物活性材料，例如尼龙纤维管、硅胶管等[焦国豪.组织工程支架材料研究进展.化工中间体2007 ;4 :26-34.]。在过去的几年中，不同的生物可降解材料和非生物可降解聚合物被用于脊髓损伤模型中[Nomura H， Tator CH， Shoichet MS. Bioengineeredstrategies for spinal cordr印air (脊髓修复的生物工程策略).J Neurotra丽2006;23 :496-507. ][Novikova LN，Novikov LN，Kellerth JO. Biopolymers and biodegradablesmart implants for tissueregeneration after spinal cord injury(用于脊髓损伤组织再生领域的生物高聚物和灵敏生物可降解假体).Curr Opin Neurol 2003 ;16 :711-5.]。随着材料尺度进入纳米领域，其理化性质(机械性能，电性能，光学性能，与细胞的接触反应，磁性等)得到了极大的提高[B. D. Fahl腿n， Materials Chemistry(材料化学)，Springer, Dordrecht, Netherlands, 2007. ] [Y皿xiao Liu， Mary B. Chan-Park.Hydrogel based on interpenetrating polymernetworks of dextran and gelatin forvascular tissue engineering(用于管组织工程领域的基于葡聚糖和明胶高聚物网络的水凝胶) Biomaterials 2009 ;30 :196-207.]。 过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1593354A，
公开日2005年3月16日，记载了一种"一种神经组织工程管状支架及其制备方法"，该技术涉及一种壳聚糖管，内灌生物来源填充基，具有利于细胞黏附、生长，适于神经损伤修复、再生的多通道仿生结构；然而管内径在1 5mm，无法适用于直径在微米级的损伤软管组织，同时其制备工艺需要专用模具和长时间的极低温配合冷冻干燥技术，整个操作流程耗时耗人工；另有中国专利文献号CN101554490A，
公开日2009年10月14日，记载了一种"一种制备可生物降解的组织工程用血管中间层支架材料的方法"，该技术涉及一种组织工程管采用人类胶原蛋白和脱胶丝素，由特殊模具加工成内径5mm的管，然而采用的交联剂戊二醛对人体有毒害作用；中国专利文献号CN1360484A，
公开日2002年7月24日，记载了一种"人工神经管"，该技术涉及采用可降解聚合材料(如聚乙醇酸、聚乳酸等)，制备出具有5 30 ii m网孔的网状管，管壁外被胶原或明胶等物质(胶原空隙填充昆布氨酸)。 进一步检索发现，美国专利文献号US5925053，
公开日1999年8月20日，记载了 ——禾中"Multi—lumen polymeric guidance channel, method for promoting nerveregeneration, and method of manufacturing a multi—lumen nerve guidancechannel (多腔聚合导管， 一种促进神经再生的方法，和制备这种多腔神经导管的方法)"，该技术采用具生物相容性的高分子材料(如聚乳酸)，制备出一种多腔神经导管，管内含有5 5000个直径2 500 ii m的腔体。 然而，由于上述常规生物材料具有的自身缺陷壳聚糖和胶原蛋白力学性能差，难以满足神经导管或血管所要求的柔韧性；聚乳酸降解后的局部酸性引起的炎症反应；导管不具备导电性等。同时在制备导管的工艺过程中还存在以下缺陷需要特殊模具；材料在成管过程中使用有毒的交联剂；需要耗能的特殊条件的干燥。本发明从材料本身的创新性着手，试图克服这些缺陷。 玉米醇溶蛋白(玉米的主要蛋白质)是一类良好的天然生物材料，且价格便宜、来源丰富，因此在食品、造纸、印刷、纺织以及医药卫生等方面被广泛应用。近年来，玉米醇溶蛋白逐渐在组织工程领域崭露头角。电纺丝技术的应用拓宽了玉米醇溶蛋白的可加工性，然而，未见制备玉米醇溶蛋白空心管及应用于组织工程管领域的报道。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种谷物类醇溶蛋白管及其制备方
法，可作为组织工程管应用于神经导管、气管、血管等生物医学和组织工程领域，协助受损
管状软组织再生和功能恢复。 本发明是通过以下技术方案实现的 本发明涉及一种谷物类醇溶蛋白管，该蛋白管的内径为0. 28 12mm，平均壁厚为27 129 ii m，管长为1 5cm ; 所述的蛋白管的组分及其含量为98 100%谷物类醇溶蛋白和0 2%聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯或其他导电聚合物。 所述的谷物类醇溶蛋白为玉米、大米、小米、大麦、小麦、裸麦或燕麦中的一种的醇溶蛋白。 本发明涉及上述谷物类醇溶蛋白管的制备方法，包括以下步骤
第一步、将谷物类醇溶蛋白与有机溶剂混合得到蛋白溶液； 所述的谷物类醇溶蛋白是指浓度为100mg/ml 300mg/ml的玉米、大米、小米、大麦、小麦、裸麦或燕麦中的一种的醇溶蛋白；
所述的有机溶剂是指浓度为60% 90%的乙醇； 第二步、采用模具浸提蛋白溶液后进行干燥处理并将蛋白管从模具中脱出；
所述的模具是指聚四氟乙烯、不锈钢或乳胶制成的棒或管，该棒的外径或管的内径为0. 2mm 12mm ; 所述的浸提是指模具浸入蛋白溶液6 10秒后提出； 所述的干燥处理是指将模具置于30 6(TC环境下干燥5 15分钟或将模具置于常温下静置8 10小时。 第三步、对蛋白管进行第二次浸提，使其外部形成纳米级球形结构表面，最后经定形处理，制成谷物类醇溶蛋白管。 所述的二次浸提是指将蛋白管浸入蛋白微球溶液(谷物类醇溶蛋白3 48mg/ml，乙醇含量35 45% )6 10秒后提出； 所述的定型处理是指将谷物类醇溶蛋白管浸泡在塑化剂中1 4小时后取出并置于室温环境下静置1 5分钟。 所述的塑化剂是指浓度为lmol/L的柠檬酸水溶液或其他塑化剂水溶液。
第四步、沉积导电聚合物于蛋白管上，制得具有导电性的谷物类醇溶蛋白管。
所述的沉积法是蛋白管静置于聚合的导电聚合物单体中3 12小时，取出并置于室温环境下静置5 10分钟。 所述的导电聚合物是聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯或其他导电聚合物。
本发明采用浸提法制得的蛋白管1)具有良好的内表面由谷物类醇溶蛋白微球形成的纳米级微球表面，这种具备纳米级别粗糙表观的内表面比表面积大、粗糙度均匀，利于细胞的黏附、生长和神经突起的延伸。这种内表面还可通过调节微球颗粒大小、数量，引导神经突起定向攀爬、细胞靶向生长；2)兼具良好的力学性能和生物降解性。 一般来讲，力学性能良好的支架材料，其降解能力相对不如人意，而降解能力良好的支架材料，需要改性以增强力学性能，这就增大了引入不利于生物相容性的成分的可能性。本发明所制备的蛋白管具有良好的力学性能，可满足桥接生物组织所需的力学强度(硬度和韧度)，优于其他天然生物材料；管材本身均为谷物类醇溶蛋白，这种蛋白及其降解产物均无毒，且易于降解，优于常见合成生物材料；3)具有良好的可修饰性。本发明的蛋白管可在成管后对其内外壁进行修饰，不论是相同材质(如谷物类醇溶蛋白微球)还是不同材质(如导电高分子聚苯胺、包药脂质体)，抑或是从二维尺度(如管壁表面)到三维空间的修饰，如给管腔灌注胶原、琼脂糖、水凝胶等物质，或填充谷物类醇溶蛋白电纺丝等，都易于实现。
本发明所使用的方法1)操作简单、经济节能。现有制管工艺在管材的干燥环节，几乎都采用长时间低温冷冻配合冷冻干燥技术，整个流程耗时12小时至数天不等，不利于节能环保；此外，由于采用特殊模具成管，模具本身造价并不低廉，同时还存在损耗和维护的成本，在推广使用时较为受限。而本发明所采用的方法仅需室温过夜静置或使用吹风机不超过3小时即可；本发明所用的模具为市售商品，价格低廉、随处可得、能反复多次使用；2)具有通用简便性。本发明所提供的制备方法可通用于制备0. 2 12mm内径的组织工程管，管径的可控性使制备的管材可满足不同损伤管状软组织的需求，如神经管、输尿管、气管、血管等，极大的拓宽了应用领域。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 以下实施例中所涉及的蛋白溶液通过以下步骤进行制备将浓度为100mg/ml 300mg/ml的玉米、大米、小米、大麦、小麦、裸麦或燕麦中的一种的醇溶蛋白与60% 90% 的乙醇混合后得到蛋白溶液；
实施例1 采用直径0.28mm的聚四氟乙烯棒作为浸提模具，浸提蛋白溶液(100mg/ml 150mg/ml，乙醇含量60% 65% )4 7次，待其彻底干燥后脱去模具(可见蛋白管通体透 明)；再次浸提谷物类醇溶蛋白微球溶液(谷物类醇溶蛋白20mg/ml，乙醇含量40X);待其 完全干燥后浸入lmol/L柠檬酸水溶液，室温孵育1 2小时后干燥，即得到可满足桥接大 鼠视神经尺寸及力学要求的谷物类醇溶蛋白管。蛋白管内径O. 28mm，平均壁厚27iim，管长 《lcm，管体形态良好、管壁微球分布均匀。所述的谷物类醇溶蛋白是一种来源于玉米的醇
溶性蛋白。 实施例2 采用直径1.6mm的聚四氟乙烯管作为浸提模具，浸提蛋白溶液(150mg/ml 200mg/ml，乙醇含量65% 70% ) 7 10次，待其彻底干燥后脱去模具(可见蛋白管通 体透明、均一)；再次浸提谷物类醇溶蛋白微球溶液(谷物类醇溶蛋白20mg/ml，乙醇含量 40% );待其完全干燥后浸入lmol/L柠檬酸水溶液，室温孵育2 3小时后干燥，即得到可 满足桥接大鼠坐骨神经尺寸及力学要求的谷物类醇溶蛋白管。蛋白管内径1.6mm，平均壁 厚129ym，管长《3cm，管体形态良好、管壁微球密实均匀。所述的谷物类醇溶蛋白是一种 来源于玉米的醇溶性蛋白。
实施例3 采用直径12mm的聚四氟乙烯管作为浸提模具，浸提蛋白溶液(250mg/ml 300mg/ 1111，乙醇含量70% 80%)7 10次，待其彻底干燥后脱去模具(可见蛋白管通体透明)； 再次浸提谷物类醇溶蛋白微球溶液(谷物类醇溶蛋白20mg/ml，乙醇含量40% );待其完全 干燥后浸入lmol/L柠檬酸水溶液，室温孵育3 4小时后干燥，再沉积聚苯胺于管体上， 沉积时间为12小时，即得到具有导电性的谷物类醇溶蛋白管。蛋白管内径12mm，平均壁厚 85 ii m，管长《5cm，管体形态良好、通体绿色不透明，电阻值3. 9 X 103 Q ，能够满足体内神经 组织的导电要求。所述的谷物类醇溶蛋白是一种来源于玉米的醇溶性蛋白。
权利要求
一种谷物类醇溶蛋白管，该蛋白管的内径为0.28～12mm，平均壁厚为27～129μm，管长为1～5cm，其特征在于所述的蛋白管的组分及其含量为98～100％谷物类醇溶蛋白和0～2％聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯。
2. —种根据权利要求1所述的谷物类醇溶蛋白管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤第一步、将谷物类醇溶蛋白与有机溶剂混合得到蛋白溶液；第二步、采用模具浸提蛋白溶液后进行干燥处理并将蛋白管从模具中脱出；第三步、对蛋白管进行第二次浸提，使其外部形成纳米级球形结构表面，最后经定形处理，制成谷物类醇溶蛋白管。第四步、沉积导电聚合物于蛋白管上。
3. 根据权利要求2所述的谷物类醇溶蛋白管的制备方法，其特征是，第一步中所述的谷物类醇溶蛋白是指浓度为100mg/ml 300mg/ml的玉米、大米、小米、大麦、小麦、裸麦或燕麦中的一种的醇溶蛋白。
4. 根据权利要求2所述的谷物类醇溶蛋白管的制备方法，其特征是，第一步中所述的有机溶剂是指浓度为60 % 90%的乙醇。
5. 根据权利要求2所述的谷物类醇溶蛋白管的制备方法，其特征是，第二步中所述的模具是指聚四氟乙烯、不锈钢或乳胶制成的棒或管。
6 根据权利要求2所述的谷物类醇溶蛋白管的制备方法，其特征是，第二步中所述的浸提是指模具浸入蛋白溶液6 10秒后提出。
7. 根据权利要求2所述的谷物类醇溶蛋白管的制备方法，其特征是，第三步中所述的二次浸提是指将蛋白管浸入含有谷物类醇溶蛋白3 48mg/ml且乙醇含量35 45%的蛋白微球溶液6 10秒后提出。
8. 根据权利要求2所述的谷物类醇溶蛋白管的制备方法，其特征是，第三步中所述的定形处理是指将谷物类醇溶蛋白管浸泡在塑化剂中1 4小时后取出并置于室温环境下静置2 5分钟；所述的塑化剂是指浓度为lmol/L的柠檬酸水溶液或其他塑化剂如脂肪酸水溶液。
9. 根据权利要求2所述的谷物类醇溶蛋白管的制备方法，其特征是，第四步中所述的沉积是指将蛋白管静置于聚合的导电聚合物单体中3 12小时，取出并置于室温环境下静置5 10分钟
10. 根据权利要求2所述的谷物类醇溶蛋白管的制备方法，其特征是，第四步中所述的导电聚合物是指聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯。
全文摘要
一种生物医药技术领域的谷物类醇溶蛋白管及其制备方法，包括将谷物类醇溶蛋白与有机溶剂混合得到蛋白溶液；采用模具浸提蛋白溶液后进行干燥处理并将蛋白管从模具中脱出；对蛋白管进行第二次浸提，使其外部形成纳米级球形结构表面，定形处理；最后沉积导电聚合物于蛋白管表面，制成具有导电性的谷物类醇溶蛋白管。本发明采用谷物类醇溶蛋白为原料，具有良好的生物相容性和降解性，适于制备组织工程管，协助受损管状软组织再生和功能恢复。
文档编号A61L29/12GK101757692SQ20101012140
公开日2010年6月30日 申请日期2010年3月11日 优先权日2010年3月11日
发明者狄伶, 王瑾晔 申请人:上海交通大学