基于蚕丝丝素蛋白的植入人体可降解生物材料的制备方法与流程

本发明属于材料技术领域，涉及一种可降解生物材料的制备方法，尤其涉及一种基于蚕丝丝素蛋白的植入人体可降解生物材料的制备方法。

背景技术：

随着材料学的迅速发展，各种可吸收材料应运而生并迅速应用于人体组织各种缺损的修复，其中包括PLGA、PGA 等材料以及近期出现的丝素蛋白材料。在这些材料中，由于PLA/PGA在降解过程中可产生一种较强的酸性物质，有明显的局部刺激作用，进而影响创面愈合，可形成窦道，且脆性大，力学强度欠佳，而丝素蛋白材料生物相容性好，炎性反应小，可高压蒸汽或辐照灭菌，目前已经广泛应用于外科手术中，如术中用的缝线、丝素膜及支架材料等。

技术实现要素：

本发明针对现有材料存在的不足，提供了一种基于蚕丝丝素蛋白的植入人体可降解生物材料的制备方法。本发明可以通过溶于有机溶剂丝素蛋白制作条件的不同，得到不同医疗用途且可调控降解速度的生物材料，该生物材料拥有极佳的生物相容性，无明显炎性反应，可高压蒸汽灭菌或辐照灭菌，具有广泛的医用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于蚕丝丝素蛋白的植入人体可降解生物材料的制备方法，包括如下步骤：

一、将Na₂CO₃加入煮沸的水中，加入蚕丝煮沸脱胶，得到脱胶蚕丝；

二、将脱胶蚕丝加入到80~100℃的三元溶液CaCl₂·CH₃CH₂OH·H₂O 中或45~55℃的溴化锂溶液中，使蚕丝完全溶解，得到蚕丝混合溶液；

三、将蚕丝混合溶液通过树脂离子交换柱，除去离子及其他小分子物质，得到丝素蛋白水溶液；

四、将丝素蛋白水溶液冷冻干燥，得到絮状干态丝素蛋白；

五、将絮状干态丝素蛋白溶解于六氟异丙醇中，得到丝素蛋白醇溶液；

六、将丝素蛋白醇溶液注入静电纺丝机，制成膜状生物材料，然后置于通风橱内7~10天，得到用以修复膜、软骨及韧带缺损的生物材料。

上述制备方法中，所述步骤一中蚕丝按浴比1:50~100（w:v）加入到沸水中。

上述制备方法中，所述步骤一中Na₂CO₃与蚕丝比为1:10~15（w:w）。

上述制备方法中，所述步骤二中，脱胶蚕丝按浴比1:5~15（w:v）加入到三元溶液CaCl₂·CH₃CH₂OH·H₂O 中，三元溶液中CaCl₂、CH₃CH₂OH、H₂O的摩尔比为1:2:8。

上述制备方法中，所述步骤二中，脱胶蚕丝按浴比1:10~15（w:v）加入到9.3mol/L的溴化锂溶液中。

上述制备方法中，所述步骤五中每1g 丝素蛋白加入6~12mL 六氟异丙醇溶解。

上述制备方法中，所述步骤六中将丝素蛋白醇溶液制膜后，通风橱内常温干燥或为增加膜的力学强度、延长体内降解时间，可增加甲醇浸泡、高温干燥等步骤。

上述制备方法中，所述步骤六可替换为：将丝素蛋白醇溶液经静电纺丝机在摩尔浓度为25~45%的甲醇气体环境中成型，制成较厚的块状生物材料，然后置于高温干燥箱内7~10天，再置于通风橱内7~10天，得到质地坚硬且有一定韧性的骨科内固定材料。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明制备得到的基于丝素蛋白的可吸收生物材料可根据不同的医疗用途，改变制作步骤和条件，获得不同力学强度、柔韧性和生物体内降解速度的生物材料。

2、本发明制备得到的基于丝素蛋白的可吸收生物材料具有更加优越的生物相容性，无明显炎性反应，方便植入，可蒸汽高压或辐照灭菌，具有广泛的医疗应用前景。

附图说明

图1为膜状样品体外小鼠成纤维细胞72小时培养结果（左为培养皿，右下为材料表面）。

图2为块状样品体外小鼠成纤维细胞48小时培养结果（左上为培养皿，右下为材料表面）。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例1

本实施例中，按照以下步骤制备基于蚕丝丝素蛋白的植入人体可降解生物材料：

一、量取5000mL 去离子水，煮沸后加入10g Na₂CO₃搅拌，按浴比1:50（w:v）加入生蚕丝100g 煮沸脱胶15min，用去离子水洗涤3次。

二、重复沸纯碱水脱胶1次，将脱胶蚕丝置于37℃烘箱中烘干备用。

三、在300ml 超纯水中加入200g CaCl₂彻底溶解后，加入200ml 乙醇和50g 脱胶蚕丝，在90~100℃水浴锅加热至蚕丝完全溶解，得到蚕丝蛋白混合溶液。

四、将蚕丝蛋白混合溶液通过树脂离子交换柱，得到丝素蛋白水溶液。

五、将丝素蛋白水溶液置入真空干燥机，设定-60℃预冻，-50～30℃温度递增真空干燥，35℃恒温真空干燥，共计60小时左右，得到絮状干态丝素蛋白。

六、将絮状干态丝素蛋白装进锥形瓶，加入六氟异丙醇震荡溶解，得到丝素蛋白醇液，其中：丝素蛋白与六氟异丙醇的比例为1g ：8mL。

七、将丝素蛋白醇液注入静电纺丝机，制成较薄的膜状生物材料，置于通风橱中干燥一周，得到膜状生物材料成品，使用时蒸汽高温灭菌。

由图1可知，膜状样品体外小鼠成纤维细胞72小时培养，细胞生长良好。

不同厚度膜状材料拉伸力学测试的性能参数见表1，缝合强度测试的性能参数见表2。

表1

表2

实施例2

本实施例中，按照以下步骤制备基于蚕丝丝素蛋白的植入人体可降解生物材料：

一、量取5000mL 去离子水，煮沸后加入10g Na₂CO₃搅拌，按浴比1:50（w:v）加入生蚕丝100g 煮沸脱胶15min，用去离子水洗涤3次。

二、重复沸纯碱水脱胶1次，将脱胶蚕丝置于37℃烘箱中烘干备用。

三、在300ml 超纯水中加入200g CaCl₂彻底溶解后，加入200ml 乙醇和50g 脱胶蚕丝，在90~100℃水浴锅加热至蚕丝完全溶解，得到蚕丝蛋白混合溶液。

四、将蚕丝蛋白混合溶液通过树脂离子交换柱，得到丝素蛋白水溶液。

五、将丝素蛋白水溶液置入真空干燥机，设定-60℃预冻，-50~30℃温度递增真空干燥，35℃恒温真空干燥，共计60小时左右，得到絮状干态丝素蛋白。

六、将干态丝素蛋白装进锥形瓶，加入六氟异丙醇震荡溶解，得到丝素蛋白醇液，其中：丝素蛋白与六氟异丙醇的比例为1g ：8mL。

七、将丝素蛋白醇液经过静电纺丝机在摩尔浓度为30%的甲醇气体中成型，制成较厚的生物材料，然后置于高温干燥箱中7天，再置于通风橱中干燥一周，得到块状生物材料成品，使用时蒸汽高温灭菌。

由图2可知，块状样品体外小鼠成纤维细胞48小时培养，细胞生长良好。

不同厚度块状材料拉伸力学测试的性能参数见表3，其中：定伸长率为10%，试验速度为200.00mm/min，定应力为2MPa，样品1、2为未经过高热处理。

表3

不同厚度块状材料压缩力学测试的性能参数见表4，其中：样品2、5为未经过高热处理。

表4

不同厚度块状材料三点弯曲测试的性能参数见表5，其中：定挠度为0.01mm，试验速度为2mm/min。

表5