专利名称：一种多孔丝素膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用天然高分子物质加工成的多孔膜及其制备方法，特别涉及一种以蚕丝为主要原料，加工成的多孔丝素蛋白膜及其制备方法。
在现有技术中，虽然有多种人工和天然高分子多孔膜，例如聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、纤维素、胶原蛋白等，但将其用作生物医学材料时，有的生物相容性不好，有的原料来源不足或价格昂贵，因此，人们在不断地寻找理想的生物医用多孔材料。研究证明，蚕丝由约75％的丝素和约25％的丝胶所组成，是相当纯的天然蛋白纤维，丝素的氨基酸组成与人体胶原蛋白有一定的相似性，它无毒性、无刺激性，具有良好的生物相容性，因此蚕丝是制造生物医学材料的较理想原料。在本发明作出之前，日本纤维学会志44(11)，535-540(1988)公开报道了一种在丝素水溶液中混入聚乙二醇后烘干成膜，再用水将膜中的聚乙二醇溶去而制得多孔丝素膜的方法。但由于用这种方法制成的多孔膜的孔径很小(＜1μm)，且膜内的孔之间难以相互贯通，无法满足用于某些生物医学材料时所要求的孔径大于1μm，内部孔之间相互贯通，能够控制各项孔结构参数，整张而不是块状的多孔丝素膜的要求。
本发明的目的就是针对已有技术的不足，提供一种能满足生物医学材料要求的多孔丝素膜及其制备方法。
本发明所述的多孔丝素膜，它以蚕丝为主要原料加工而成，其特征在于所述的多孔丝素膜中，丝素蛋白含量为80％～90％，其余为添加剂；它的外观为白色，不开裂，手感柔软；平均孔径为1～500μm；孔密度为1～3000个/mm2；内部孔与孔之间相互贯通；水中溶失率小于2％；透湿率大于100g/m2h。
制备本发明所述的多孔丝素膜的方法，先将蚕丝经脱胶、溶解、透析、提纯后得到纯丝素蛋白溶液，其特征在于再进行如下步骤的加工a.在常温～50℃下，将丝素溶液蒸发浓缩，使其含固率达到3～30％；b.制备添加剂，其中含10～60％的R(OH)n、10～60％的RCH(NH2)COOH，其余为交联剂；c.在金属模具内加入浓度为0～10％的添加剂，在温度为-4～-85℃的某一温度下冷冻10min～24h；d.在已浓缩的丝素溶液中加入添加剂，注入上述金属模具内，在温度为-4～-85℃内冷冻10min～24h；e.将上述冷冻体进行真空干燥，真空干燥的前5～24h，温度设定在-4～-40℃的某一温度，其后的真空干燥过程中，每小时升温1～10℃直至室温，再经吸湿平衡后制成多孔丝素膜。
所述的添加剂，其中R(OH)n为CH3CH2CH2OH，CH3CH2CH2CH2OH，CH3CH2OH，C6H14O4，CH2CH(OH)CH2OH，HOCH2CH2OH，HOCH2CH2(OH)CH2OH，HOCH2(CHOH)nCH2OH，HOCH2CH2(OCH2CH2)nCH2CH2OH中的1～2种；其中RCH(NH2)COOH为CH3CH(NH2)COOH，CH2(NH2)COOH，H2NC(NH2)NH(CH2)3CH(NH)COOH，HOOCCH2CH2CH(NH2)COOH，CH3CH2(OH)CH(NH2)COOH，HO-C6H4-CH2CH(NH2)COOH，H2N(CH2)4CH(NH2)COOH，HOOCCH2CH(NH2)COOH中的1～2种；其中交联剂为丁烷四羧酸、环氧化合物、柠檬酸中的一种。
本发明所述多孔丝素膜，由于以蚕丝为主要原料，因此，具有良好的生物相容性；在制备过程中，由于使用了添加剂，故能制成整张的、不开裂的多孔丝素膜；同时由于采用了浓缩—冷冻—再冷冻—真空干燥的制备工艺，故能控制多孔丝素膜的各项孔结构参数和物理化学性质，并使多孔丝素蛋白膜内部孔与孔之间相互贯通，从而满足了生物医学材料的要求。
本发明的多孔膜及其制备方法，由以下实施例进一步阐明。
实施例一1.将1公斤蚕丝放入10升浓度为0.05％的碳酸钠水溶液中，煮沸0.5小时，重复处理三次，脱尽蚕丝外围的丝胶，得到纯丝素(即丝素蛋白)；2.将晾干后的纯丝素，用10升摩尔比为1∶8∶2的氯化钙、水、乙醇溶液，在78±2℃下加热溶解成丝素蛋白混合溶液；3.用纤维素膜为透析材料，将所得的丝素蛋白混合溶液用水进行透析，以去除氯化钙，乙醇等杂质，再用多层脱脂纱布过滤，得到纯的丝素蛋白溶液；4.纯丝素溶液维持在35℃下，边搅拌边进行蒸发浓缩，使溶液含固率达到16.7％；5.向铝合金模具内注入浓度为5％的添加剂，添加剂含10～60％的CH2CH(OH)CH2OH、10～60％的CH3CH2(OH)CH(NH2)COOH，其余为柠檬酸，在-80℃下预冻2小时；6.在已浓缩的丝素溶液中加入与步骤5相同的添加剂后，注入上述铝合金模具内，在-80℃下冷冻2小时；7.将上述冷冻体连同模具，置于冷冻干燥机内真空干燥，干燥过程的前24小时，温度恒定于-20℃，其后每小时升温2℃，直至室温；8.经4小时吸湿平衡后从铝合金模具内剥出多孔丝素膜，切成10厘米×10厘米规格，用双层塑料袋包装并封口，然后用γ射线照射消毒，即得成品。其主要结构、性能指标如表一。
实施例二1.将0.5公斤下脚蚕丝放入10升浓度为0.05％的碳酸钠水溶液中，煮沸0.5小时，重复处理三次，脱尽蚕丝外围的丝胶，得到纯丝素(即丝素蛋白)；2.将晾干后的纯丝素，用5升摩尔比为1∶8∶2的氯化钙、水、乙醇溶液，在78±2℃下加热溶解成丝素混合溶液；3.用纤维素膜为透析材料，将所得的丝素蛋白混合溶液用水进行透析，以去除氯化钙、乙醇等杂质，再用多层脱脂纱布过滤，得到纯的丝素蛋白溶液；4.纯丝素溶液维持在40℃下，边搅拌边进行蒸发浓缩，使溶液含固率达到7.4％；5.向不锈钢模具内注入浓度为10％的添加剂，添加剂含10～60％的HOCH2(CHOH)4CH2OH，10～60％的H2N(CH2)4CH(NH2)COOH，其余为环氧化合物，在-16℃下预冻6小时；6.在已浓缩的丝素溶液中加入与步骤5相同的添加剂后，注入上述不锈钢模具内，在-16℃下冷冻6小时；7.将上述冷冻体连同不锈钢模具，置于冷冻干燥机内真空干燥，干燥过程的前18小时，温度恒定于-16℃，其后每小时升温2℃，直至室温；8.经12小时吸湿平衡后从模具内剥出多孔丝素膜，切成10厘米×20厘米规格，用双层塑料袋包装并封口，然后用γ射线照射消毒，即得成品，其主要结构、性能指标如表二。
本发明所提供的多孔丝素膜，它以蚕丝为主要原料，而蚕丝是一种相当纯的天然蛋白质，且丝素蛋白的氨基酸组成中含有大量的乙氨酸和丙氨酸，与构成人体胶原蛋白的氨基酸组成有一定的相似性，因此用它制成的多孔丝素膜，与人体有很好的组织相容性、无菌无毒，且具有良好的透气、透湿性；蚕丝原料在我国非常丰富，因此成本较低；同时由于这种多孔丝素膜已经干燥，常温下可长期保存，不会霉变，故储存、运输和使用都较方便。它可用作创面覆盖及人工皮肤材料、药物控制释放材料、抗凝血材料等。
权利要求
1.一种多孔丝素膜，它以蚕丝为主要原料加工而成，其特征在于所述的多孔丝素膜中，丝素蛋白含量为80％～90％，其余为添加剂；它的外观为白色，不开裂，手感柔软；平均孔径为1～500μm；孔密度为1～3000个/mm2；内部孔与孔之间相互贯通；水中溶失率小于2％；透湿率大于100g/m2h。
2.一种多孔丝素膜的制备方法，先将蚕丝经脱胶、溶解、透析、提纯后得到纯丝素蛋白溶液，其特征在于再进行如下步骤的加工a.在常温-50℃下，将丝素溶液蒸发浓缩，使其含固率达到3～30％；b.制备添加剂，其中含10～60％的R(OH)n、10～60％的RCH(NH2)COOH，其余为交联剂；c.在金属模具内加入浓度为0～10％的添加剂，在温度为-4～-85℃的某一温度下冷冻10min～24h；d.在已浓缩的丝素溶液中加入添加剂，注入上述金属模具内，在温度为-4～-85℃内冷冻10min～24h；e.将上述冷冻体进行真空干燥，真空干燥的前5～24h，温度设定在-4～-40℃的某一温度，其后的真空干燥过程中，每小时升温1～10℃直至室温，再经吸湿平衡后制成多孔丝素膜。
3.根据权利要求2所述的多孔丝素膜的制备方法，其特征在于所述的添加剂，其中R(OH)n为CH3CH2CH2OH，CH3CH2CH2CH2OH，CH3CH2OH，C6H14O4，CH2CH(OH)CH2OH，HOCH2CH2OH，HOCH2CH2(OH)CH2OH，HOCH2(CHOH)nCH2OH，HOCH2CH2(OCH2CH2)nCH2CH2OH中的1～2种；其中RCH(NH2)COOH为CH3CH(NH2)COOH，CH2(NH2)COOH，H2NC(NH2)NH(CH2)3CH(NH)COOH，HOOCCH2CH2CH(NH2)COOH，CH3CH2(OH)CH(NH2)COOH，HO-C6H4-CH2CH(NH2)COOH，H2N(CH2)4CH(NH2)COOH，HOOCCH2CH(NH2)COOH中的1～2种；其中交联剂为丁烷四羧酸、环氧化合物、柠檬酸中的一种。
全文摘要
本发明涉及一种用天然高分子物质加工成的多孔膜及其制备方法。这种多孔膜以蚕丝为主要原料,对蚕丝进行脱胶、溶解、透析、浓缩后,采用冷冻干燥法,制成整张的多孔丝素膜,它的平均孔径为1～500μm,内部孔之间相互贯通,并可控制各项孔结构参数,再经包装、消毒等工序,可用作创面覆盖及人工皮肤材料、药物控制释放材料、抗凝血材料等,具有良好的生物相容性。
文档编号C08L89/00GK1260363SQ0010210
公开日2000年7月19日 申请日期2000年2月11日 优先权日2000年2月11日
发明者李明忠, 吴徵宇, 卢神州, 张幼珠, 王建民, 徐帼英 申请人:苏州大学