一种丝素蛋白生物组织工程支架的溶喷制备方法与流程

文档序号:17491653发布日期:2019-04-23 20:37阅读:173来源:国知局

本技术方案属于生物医用材料技术领域,特别涉及一种丝素蛋白生物组织工程支架的溶喷制备方法。



背景技术:

丝素蛋白生物组织工程支架膜因能在一定程度上模仿细胞外基质的结构和功能,为细胞提供理想的生长、增殖和分化的微环境,在短短几年内,已被广泛应用于包括软骨、骨、血管、皮肤等组织工程研究的各个领域。静电纺丝技术是目前丝素蛋白生物组织工程支架的唯一制备技术,丝素蛋白生物组织工程支架的机械性能可以满足不同组织工程应用时的力学强度需求。然而,初纺得到的丝素蛋白生物组织工程支架的力学性能比较差,必须经过一定后处理工艺处理后,才能达到组织工程支架应用所需的力学强度要求。后处理工艺的存在就增加了丝素蛋白生物组织工程支架的生产成本。

静电纺技术制备丝素蛋白生物组织工程支架还具有一下劣势:(1)需要较高电压,在操作安全性方面有缺陷,不容易在工业生产中大规模应用;(2)在速度极快的静电纺丝过程中,单一的静电拉伸力作用无法促进丝素蛋白分子由水溶液状态下的无规卷曲/α-螺旋结构转变为β-折叠结构,以致丝素蛋白难以发生结晶重排,导致收集到的纤维结晶度低,力学性能差;(3)静电纺生产技术处于刚刚进入工业试生产阶段,还有很多困难需要克服。



技术实现要素:

本技术方案提供一种丝素蛋白生物组织工程支架的溶喷制备方法,所述制备方法能模仿自然界的动物纺丝过程,并且通所述制备方法制备的丝素蛋白生物组织工程支架的力学性能好。

为实现上述目的,本技术方案采用的下述技术手段。

一种丝素蛋白生物组织工程支架的溶喷制备方法,包括以下步骤:

(1)用溶剂将脱胶蚕丝溶解透析后,获得浓度为12~45%的丝素蛋白溶液;

(2)将步骤(1)制得的丝素蛋白溶液作为纺丝液,在温度为37~120℃的高压空气喷射流为拉伸动力,进行溶喷纺丝。

进一步地,所述溶解脱胶蚕丝的溶剂为libr水溶液或乙醇/cacl水溶液。

进一步地,一种丝素蛋白生物组织工程支架的溶喷制备方法还包括以下步骤:对步骤(1)制得的丝素蛋白溶液加入ph值调节剂进行ph值调节,其添加的ph值调节剂为金属离子或无机纳米粉体。

进一步地,所述金属离子为钙离子、银离子中的一种。

进一步地,所述无机纳米粉体为羟基磷灰石、磷酸三钙中的一种。

进一步地,所述纤维接收器采用的是纤维接收平板时,获得丝素蛋白纤维膜。

进一步地,所述纤维接收器采用的是纤维接收滚筒时,获得单向拉伸且单方向有序排列的丝素蛋白连续长纤维膜。

进一步地,步骤(2)中所述的高压空气喷射流为经过干燥的压缩空气,其相对湿度为10%~40%。

进一步地,所用高压空气喷射流中的喷射压力为10mpa~30mpa。

本技术方案的有益效果为:采用本技术方案中所述的制备方法制备的丝素蛋白生物组织工程支架中的丝素蛋白纤维的直径为微米和亚微米级别,甚至可以达到纳米级别,可以最大程度地模仿人体细胞外基质的结构;本技术方案中所述的制备方法中不需要电压,并且所述制备方法不采用有机溶剂,其操作性及安全性高,并且对环境友好,能在工业生产中大规模应用;本技术方案中所述的制备方法可以通过调节加工参数,使得制备的丝素蛋白生物组织工程支架中的孔隙率满足不同细胞生长的需求;采用所述制备方法制备的丝素蛋白生物组织工程支架具有高的孔隙率和良好的孔道连通性,并且也具有大的比表面积,能为细胞的生长提供良好的微环境,有利于细胞的粘附、分化和增殖;本技术方法中制得的丝素蛋白纤维膜可用于血管、尿道、软骨、骨等组织工程支架,还可经表面处理后用于血液过滤。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种丝素蛋白生物工程支架的溶喷制备方法,包括以下步骤:(1)将蚕茧用碳酸钠水溶液脱胶,得到脱胶蚕丝;以9mol/l的溴化锂水溶液为溶剂溶解脱胶蚕丝,在40℃水浴环境下溶解脱胶蚕丝2小时,得到丝素蛋白水溶液;(2)经离心、过滤、透析和浓缩后,获得浓度为12wt%的丝素蛋白纺丝液;(3)以温度120℃,相对湿度为10%的高压空气喷射流为拉伸动力,将丝素蛋白纺丝液进行溶喷纺丝,其中高压空气喷射流的喷射压力为15mpa,采用纤维接收平板接收纺丝,制得丝素蛋白纤维膜,纤维平均直径为6μm。

实施例2

一种丝素蛋白生物工程支架的溶喷制备方法,包括以下步骤:(1)将蚕茧用碳酸钠水溶液脱胶,得到脱胶蚕丝,以9mol/l的溴化锂水溶液为溶剂溶解脱胶蚕丝,在40℃水浴环境下溶解脱胶蚕丝12小时,得到丝素蛋白水溶液;(2)经离心、过滤、透析和浓缩至20wt%后,添加cacl至丝素蛋白水溶液中钙离子浓度为0.3mol/l,继续浓缩至丝素蛋白浓度为45wt%;(3)以温度37℃,湿度为50wt%的高压空气喷射流为拉伸动力,将丝素蛋白纺丝液进行溶喷纺丝,其中高压空气喷射流的喷射压力为30mpa,采用纤维接收平板接收纺丝,得到丝素蛋白纤维膜,纤维平均直径为3μm。

实施例3

一种丝素蛋白生物工程支架的溶喷制备方法,包括以下步骤:(1)将蚕茧用碳酸钠水溶液脱胶,得到脱胶蚕丝,以7mol/l的氯化钙/乙醇水溶液为溶剂溶解脱胶蚕丝,在40℃水浴环境下溶解6小时,得到丝素蛋白水溶液;(2)经离心、过滤、透析和浓缩,得到丝素蛋白浓度为30wt%的纺丝液;(3)以温度100℃,湿度为25wt%的高压空气喷射流为拉伸动力,将丝素蛋白纺丝液进行溶喷纺丝,其中高压空气喷射流的喷射压力为10mpa,采用纤维接收平板接收纺丝,得到丝素蛋白纤维膜,纤维平均直径为5μm。

实施例4

一种丝素蛋白生物工程支架的溶喷制备方法,包括以下步骤:(1)将蚕茧用碳酸钠水溶液脱胶,得到脱胶蚕丝,以7mol/l的氯化钙/乙醇水溶液为溶剂溶解脱胶蚕丝,在40℃水浴环境下溶解脱胶蚕丝12小时,得到丝素蛋白水溶液;(2)经离心、过滤、透析和浓缩,得到丝素蛋白浓度为12wt%的纺丝液;(3)以温度100℃,湿度为10wt%的高压空气喷射流为拉伸动力,将丝素蛋白纺丝液进行溶喷纺丝,其中高压空气喷射流的喷射压力为25mpa,采用纤维接收平板接收纺丝,得到丝素蛋白纤维膜,纤维平均直径为200nm。

以上对本技术方案的较佳实施方式进行了具体说明,但本技术方案并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本技术方案精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换,这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。



技术特征:

技术总结
本技术方案公开了一种丝素蛋白生物组织工程支架的溶喷制备方法,包括以下步骤:(1)用溶剂将脱胶蚕丝溶解后,获得浓度为12~45%的丝素蛋白溶液;(2)将步骤(1)制得的丝素蛋白溶液作为纺丝液,在温度为37~120℃的高压空气喷射流为拉伸动力,进行溶喷纺丝,并用纤维接收器接收纺丝。采用所述制备方法制备的丝素蛋白生物组织工程支架具有高的孔隙率和良好的孔道连通性,并且也具有大的比表面积,能为细胞的生长提供良好的微环境,有利于细胞的粘附、分化和增殖;本技术方法中制得的丝素蛋白生物组织工程支架可用于血管、尿道、软骨、骨等组织工程支架,还可经表面处理后用于血液过滤。

技术研发人员:罗杰;张耀鹏;林嘉栋;谢啸锋;张敏;余明光;苗磊
受保护的技术使用者:佛山科学技术学院
技术研发日:2018.12.28
技术公布日:2019.04.23
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