一種絲素蛋白復合凝膠的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種絲素蛋白復合凝膠的制備方法，將脫膠得到的絲素纖維在LiBr溶液中進行溶解處理，并通過透析制得再生絲素溶液，再將其與γ-聚谷氨酸混合，最終在交聯劑的作用下制成復合凝膠。本發明專利技術工藝簡單，凝膠時間短，大大提高了效率，所需交聯劑量少，安全性好，且制備出的復合凝膠可降解，制備出的復合凝膠具有較高的力學性能和較強的吸水性能，優于其他方法制備出的絲素蛋白復合凝膠，本發明專利技術制備的復合凝膠可用于醫藥衛生、組織工程、環境保護等領域，拓展了絲素蛋白的應用途徑，也為制備高強度的復合凝膠提供了新思路和新方法。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了，將脫膠得到的絲素纖維在LiBr溶液中進行溶解處理，并通過透析制得再生絲素溶液，再將其與γ-聚谷氨酸混合，最終在交聯劑的作用下制成復合凝膠。本專利技術工藝簡單，凝膠時間短，大大提高了效率，所需交聯劑量少，安全性好，且制備出的復合凝膠可降解，制備出的復合凝膠具有較高的力學性能和較強的吸水性能，優于其他方法制備出的絲素蛋白復合凝膠，本專利技術制備的復合凝膠可用于醫藥衛生、組織工程、環境保護等領域，拓展了絲素蛋白的應用途徑，也為制備高強度的復合凝膠提供了新思路和新方法。【專利說明】
本專利技術屬于一種再生絲素溶液的加工工藝，具體地說，是一種較高力學性能和吸水性能復合凝膠的制備方法。
技術介紹
再生絲素溶液是一種不太穩定的存在狀態，即使不存在任何外部作用，也會出現由溶膠向凝膠的轉變。一般情況下，這種轉變需要的時間較長且得到的凝膠力學性能很差(Biomacromolecules, 2004, 5(3):786-792),大大限制了絲素蛋白作為一種優良生物材料的應用，因此對絲素凝膠的改性包括物理共混和化學交聯等成為研究熱點，主要是為了提高凝膠的力學性能和穩定性。但目前還沒有一種方法制得的絲素凝膠能以較簡單的工藝、較短的凝膠時間呈現出較高的力學性能。Y -聚谷氨酸是一種水溶性的有機高分子，安全無毒，生物相容性好，在醫學美容、創傷敷料以及骨質修復方面應用廣泛(BioresourceTechnology, 2011, 102 (10):5551-5561),并且可以與其他材料聚合形成新型復合材料。絲素蛋白富含氨基酸，Y-聚谷氨酸的大分子側鏈上存在著大量-COOH官能團，而1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDC.HCL)主要是與羧基反應形成酰胺，因其具有反應條件溫和，產率高，選擇性好，對環境友好等特點，作為縮合劑和交聯劑在高分子改性中得到普遍應用(Desalination，2008, 234:134-143)。因此通過EDC.HCL的交聯作用，絲素和Y-聚谷氨酸極有可能形成復雜的網絡結構，從而以較簡單的工藝、較短的時間制備出具有較強力學性能的凝膠，為改善絲素蛋白復合凝膠的制備方法提供新的思路，也進一步拓展了絲素蛋白的應用途徑。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種工藝簡單、耗時較短、制備具有較高力學性能的絲素/ Y -聚谷氨酸復合水凝膠的方法。本專利技術所采用的技術方案包括如下步驟:(I)將繭層置于質量分數為0.5%的Na2CO3沸水溶液中脫膠兩次，每次30min，得到的絲素纖維用去離子水沖洗后擰干，并在烘箱中烘干；(2)將步驟(1)中得到的絲素纖維置于9MLiBr溶液中，在60°C條件下溶解處理4h，得到的液體經過濾后裝入透析袋(分子量8000-14000)于去離子水中透析4d，期間不斷換水，最后得到的絲素溶液濃度為I~10%w/v。(3)將適量Y -聚谷氨酸(分子量1000kDa)溶于水中，制得濃度為I~10%w/v的Y-聚谷氨酸溶液。(4)保證步驟(2)中得到的絲素溶液的濃度和步驟(3)中得到的Y-聚谷氨酸溶液的濃度相同，并按(0.3~3):1的體積比混合均勻，得到混合溶液。(5)在步驟(4)中得到的混合溶液中加入一定量的交聯劑1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDC.HCL)，加入量為體系的0.01~0.2%w/v，加入方式分兩種:一種為固體粉末直接加入體系，一種為先將固體粉末溶于少量水中再加入體系。(6)通過在磁力攪拌器上不斷攪拌，最終得到絲素/ Y -聚谷氨酸復合凝膠。本專利技術將脫膠得到的絲素纖維在LiBr溶液中進行溶解處理，并通過透析制得再生絲素溶液，再將其與Y-聚谷氨酸混合，最終在交聯劑的作用下制成復合凝膠。本專利技術提供了一種新的制備絲素復合凝膠的方法，制備工藝簡單、條件溫和、凝膠時間短，加入交聯劑后約3~5min即可制備出成型的復合凝膠，且得到的復合凝膠具有較好的力學性能和吸水性能:彈性模量達到6~14KPa，壓縮回復率達到100%，即當在其上施加一定壓力時，復合凝膠的承受能力很強，并未被壓碎，且當壓力消去時，凝膠又恢復原狀；干態下吸水膨脹率達到(7~80) X 100%,即顆粒狀樣品置于水中可快速吸收大量水而膨脹，但仍然保持較好形態，并未松散破碎。作為優選，本專利技術所述步驟(2)中絲素溶液的濃度以及步驟(3)中Y-聚谷氨酸溶液的濃度均為6%w/v，由此使得本專利技術中絲素和Y-聚谷氨酸溶液制備更為簡單，且容易控制，得到的復合凝膠吸水性能更好。作為優選，本專利技術所述步驟(4)中6%w/v絲素溶液和6%w/v Y -聚谷氨酸溶液的體積比為1:1，由此使得本專利技術中絲素和Y-聚谷氨酸的混合更加均勻，得到的復合凝膠成型更好，力學性能更強。作為優選，本專利技術所述步驟(5)中1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDC.HCL)的加入方式為先將固體粉末溶于少量水中再加入體系，由此使得交聯劑在混合溶液中的分布 更均勻，反應會更迅速高效，得到的復合凝膠結構更加緊密，性能更優。作為優選，本專利技術所述步驟(5)中1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDC.HCL)的加入量為體系的0.15%w/v,由此使得到的復合凝膠的交聯效果更好，也不至于造成交聯劑的過量。本專利技術與現有技術相比，具有以下優點和效果:工藝簡單:現有技術制備絲素蛋白復合凝膠往往需要有機溶劑、超聲處理、光學交聯等方法，而本專利技術在室溫環境中即可完成；2、凝膠時間短:現有技術制備絲素蛋白復合凝膠一般所需時間較長，從幾小時到幾天不等，而本專利技術只需5min左右，大大提高了效率；3、本專利技術所需交聯劑量少，安全性好，且制備出的復合凝膠可降解；4、本專利技術制備出的復合凝膠具有較高的力學性能和較強的吸水性能，優于其他方法制備出的絲素蛋白復合凝膠。本專利技術制備的復合凝膠可用于醫藥衛生、組織工程、環境保護等領域，拓展了絲素蛋白的應用途徑，也為制備高強度的復合凝膠提供了新思路和新方法。【具體實施方式】下面通過實施例對本專利技術作進一步的詳細說明，以下實施例是對本專利技術的解釋而本專利技術并不局限于以下實施例。實施例1本實施例中絲素/Y-聚谷氨酸復合凝膠的制備方法依次包括如下步驟。(I)稱取適量剪碎的繭層于質量分數為0.5%的Na2CO3沸水溶液中脫膠兩次，每次30min，得到的絲素纖維用去離子水沖洗后擰干，并在烘箱中烘干；(2)將步驟(1)中得到的絲素纖維置于9MLiBr溶液中，在60°C條件下溶解處理4h，得到的液體經過濾后裝入透析袋(分子量8000-14000)于去離子水中透析4d，期間不斷換水，最后得到的絲素溶液濃度為I~10%w/v,優選濃度為4~8%w/v,最佳濃度為6%w/v。(3)將適量Y -聚谷氨酸(分子量1000kDa)溶于水中，制得濃度為I~10%w/v的Y -聚谷氨酸溶液，優選濃度為4~8%w/v,最佳濃度為6%w/v。(4)將步驟(2)中得到的濃度為6%w/v的絲素溶液和步驟(3)中得到的濃度為4%w/V的Y -聚谷氨酸溶液按體積比混合均勻，得到混合溶液。本專利技術絲素溶液與Y -聚谷氨酸的體積比為(0.3~3):1，優選為(0.5~2):1，最佳為1:1。(5)在步驟(4)中得到的混合溶液中加入一定量的交本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種絲素蛋白復合凝膠的制備方法，其特征在于，將脫膠得到的絲素纖維在LiBr溶液中進行溶解處理，并通過透析制得再生絲素溶液，再將其與γ?聚谷氨酸混合，最終在交聯劑的作用下制成復合凝膠，加入交聯劑后約3～5min即可制備出成型的復合凝膠，具體步驟如下：（1）將繭層置于質量分數為0.5%的Na2CO3沸水溶液中脫膠兩次，每次30min，得到的絲素纖維用去離子水沖洗后擰干，并在烘箱中烘干；（2）將步驟（1）中得到的絲素纖維置于9MLiBr溶液中，在60℃條件下溶解處理4h，得到的液體經過濾后裝入透析袋（分子量8000?14000）于去離子水中透析4d，期間不斷換水，最后得到的絲素溶液濃度為1～10%w/v；（3）將適量γ?聚谷氨酸（分子量1000kDa）溶于水中，制得濃度為1～10%w/v的γ?聚谷氨酸溶液；（4）保證步驟（2）中得到的絲素溶液的濃度和步驟（3）中得到的γ?聚谷氨酸溶液的濃度相同，并按（0.3～3）：1的體積比混合均勻，得到混合溶液；（5）在步驟（4）中得到的混合溶液中加入一定量的交聯劑1?乙基?（3?二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽（EDC.HCL），加入量為體系的0.01～0.2%w/v，加入方式分兩種:一種為固體粉末直接加入體系，一種為先將固體粉末溶于少量水中再加入體系；（6）通過在磁力攪拌器上不斷攪拌，最終得到絲素/γ?聚谷氨酸復合凝膠。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱良均，許宗溥，施李楊，謝啟凡，楊明英，張海萍，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33