一種絲蛋白海綿及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種絲蛋白海綿，其beta?sheet含量低于30wt％，所述絲蛋白海綿不溶于水。本申請還提供了所述絲蛋白海綿的制備方法，包括以下步驟：A)將絲蛋白水溶液密封培育后與高結晶絲蛋白納米纖維溶液混合，得到混合溶液；B)將所述混合溶液冷凍后凍干，得到絲蛋白海綿。本申請以少量高結晶絲蛋白納米纖維為誘導劑，同經過處理的絲蛋白溶液混合，再依次經冷凍與凍干，直接從水溶液中制備不溶于水的絲蛋白多孔海綿材料。該方法將高結晶絲蛋白納米纖維誘導、溫度處理和冷凍過程中的絲蛋白組裝速率調控結合，不需要添加任何其他溶劑或者處理過程，獲得了不溶于水的多孔海綿，工藝簡單，綠色環保，生物相容性優異。

Silk protein sponge and preparation method thereof

The invention discloses a silk fibroin sponge, the beta sheet content is lower than 30wt%, the silk fibroin sponge is insoluble in water. The invention also provides a preparation method of the silk fibroin sponge, which comprises the following steps: A) the silk fibroin aqueous solution after incubation with high crystalline sealing silk fibroin nanofibers mixed solution, mixed solution; B) the mixed solution of freezing and freeze-drying, silk protein sponge. This application in a small amount of high crystalline silk fibroin nanofibers as inducer, and been mixed with silk fibroin solution, followed by frozen and lyophilized, silk protein porous sponge materials insoluble in water directly from the water solution. The high crystalline silk fibroin nanofibers, silk protein induced by temperature treatment and frozen in the process of assembling speed regulation combined, do not need to add any other solvent or process, obtained porous sponge, insoluble in water and has the advantages of simple process, green environmental protection, excellent biocompatibility.

【技術實現步驟摘要】
一種絲蛋白海綿及其制備方法
本專利技術涉及生物材料
，尤其涉及一種絲蛋白海綿及其制備方法。
技術介紹
絲蛋白優異的生物相容性，力學性能，可降解性，易于成形以及能夠在水溶液中進行處理等優點，已經使其成為具有潛在應用價值的通用生物材料。具有多孔結構的絲蛋白海綿已經廣泛應用于皮膚、骨、神經、軟骨等多種組織的修復，并取得良好的效果。如何利用溫和、穩定、簡單的方法制備絲蛋白多孔海綿，并調控多孔海綿的力學以及生物學性能成為絲蛋白生物材料的重要發展方向。目前研究者開發出多種制備絲蛋白海綿的方法，主要包括鹽析法和冷凍干燥法；鹽析法制備的多孔海綿主要構象為beta-sheet結晶，力學性能高，不適合應用于軟組織修復，冷凍干燥法所制備的絲蛋白，盡管一般為非晶結構，但其會在水中溶解，導致其無法應用，只能通過醇處理、真空水處理來誘導形成beta-sheet，最終獲得不溶于水的海綿材料。近年來，利用高結晶的絲蛋白納米纖維作為誘導劑，促進絲蛋白在凍干過程中發生結構轉化，從而直接獲得不溶于水的絲蛋白海綿材料，上述方法由于制備過程中不需要使用有機溶劑進行后處理，引起人們的興趣。然而，上述技術要求加入高結晶絲蛋白納米纖維的含量不能低于7.5％，否則制備的多孔海綿會在水中部分溶解；而高晶納米纖維含量過高，則容易導致部分絲蛋白沉淀，使得制備多孔海綿不均勻。如何有效降低高晶納米纖維含量的同時，有效提高所制備多孔海綿在水中的穩定性是提高上述絲蛋白海綿材料應用價值的關鍵。因此，基于上述進展，有必要將高晶納米纖維誘導同絲蛋白自組裝調控結合，在更低的高晶納米纖維含量的條件下，實現不溶性絲蛋白海綿的穩定制備。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題在于提供一種絲蛋白海綿及其制備方法，本申請在較低含量高結晶絲蛋白納米纖維的基礎上可制備不溶性的絲蛋白海綿。本申請提供了一種絲蛋白海綿，所述絲蛋白海綿的beta-sheet含量低于30wt％，所述絲蛋白海綿不溶于水。優選的，所述絲蛋白海綿具有貫通的多孔結構，孔徑為50～500μm。本申請還提供了所述的絲蛋白海綿的制備方法，包括以下步驟：A)，將絲蛋白水溶液密封培育后與高結晶絲蛋白納米纖維溶液混合，得到混合溶液；B)，將所述混合溶液冷凍后凍干，得到絲蛋白海綿。優選的，所述絲蛋白水溶液中的絲蛋白與所述高結晶絲蛋白納米纖維溶液中高結晶絲蛋白納米纖維的質量比為(15～60)：1。優選的，所述密封培育的溫度為35～70℃，時間為6～48h。優選的，所述高結晶絲蛋白納米纖維溶液的高結晶絲蛋白納米纖維以beta-sheet結構為主，高結晶絲蛋白納米纖維的直徑為10～20nm，長度為200nm～3μm。優選的，所述冷凍的溫度為-4～-12℃，所述冷凍的時間為8～48h。優選的，所述凍干的溫度為-20～-90℃，所述凍干的時間為12～48h。優選的，所述高結晶絲蛋白納米纖維溶液按照下述方法制備得到：將絲蛋白溶液濃縮至濃度為8～12wt％的第一絲蛋白溶液；將所述第一絲蛋白溶液濃縮至濃度為18～22wt％的第二絲蛋白溶液；將所述第二絲蛋白溶液稀釋至濃度為0.5～2wt％，密封培育，得到高結晶絲蛋白納米纖維溶液。優選的，所述得到第一絲蛋白溶液中的濃縮在40～60℃進行；所述得到第二絲蛋白溶液中的濃縮在25～35℃進行，所述密封培育的溫度為50～70℃。本申請提供了一種絲蛋白海綿，其beta-sheet含量低于30wt％，且不溶于水。為得到上述絲蛋白海綿，本申請提供了所述絲蛋白海綿的制備方法，其首先將絲蛋白水溶液密封培育后再與高結晶絲蛋白納米纖維溶液混合，再將得到的混合溶液冷凍后凍干，得到絲蛋白海綿。在上述過程中，絲蛋白在密封培育后絲蛋白的構象逐漸向中間態轉變，由此部分轉變的絲蛋白更容易在高晶納米纖維誘導下繼續變化，從而可降低高結晶絲蛋白納米纖維的含量；在同高結晶絲蛋白納米纖維溶液混合后，在高結晶絲蛋白納米纖維的誘導下，絲蛋白繼續向中間態和晶體結構變化；在冷凍的過程中，絲蛋白的構象進一步向中間態轉化，并逐步靠近結晶態，同時在絲蛋白中形成結晶顆粒，最后在凍干階段，形成主要由非晶構象的絲蛋白納米纖維組成，且結晶顆粒凍干在絲蛋白納米纖維中形成多孔結構，最終得到了多孔-非晶結構的且不溶于水的絲蛋白海綿。附圖說明圖1為本專利技術采用的高結晶絲蛋白納米纖維的宏觀圖；圖2為本專利技術采用的高結晶絲蛋白納米纖維的微觀圖；圖3為本專利技術采用的高結晶絲蛋白納米纖維的紅外光譜圖；圖4為本專利技術實施例2制備的絲蛋白多孔海綿的掃描電鏡圖(高倍)；圖5為本專利技術實施例2制備的絲蛋白多孔海綿的掃描電鏡圖(低倍)；圖6為本專利技術實施例2制備的絲蛋白多孔海綿的FTIR圖。具體實施方式為了進一步理解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本專利技術的特征和優點，而不是對本專利技術權利要求的限制。本專利技術實施例公開了一種絲蛋白海綿，所述絲蛋白海綿的beta-sheet含量低于30wt％，所述絲蛋白海綿不溶于水。本申請提供了一種絲蛋白海綿，其beta-sheet含量低于30wt％，具有貫通的多孔結構。本申請所述絲蛋白海綿不溶于水，在水中穩定性較好，生物相容性更好。本申請的絲蛋白海綿具有可控的孔結構，孔徑在50～500μm可調。由此，本申請提供了上述絲蛋白海綿的制備方法，包括以下步驟：A)，將絲蛋白水溶液密封培育后與高結晶絲蛋白納米纖維溶液混合，得到混合溶液；B)，將所述混合溶液冷凍后凍干，得到絲蛋白海綿。本申請以少量高結晶的絲蛋白納米纖維為誘導劑，經與處理的絲蛋白溶液混合，再依次經過冷凍與凍干，得到了絲蛋白海綿。在制備絲蛋白海綿的過程中，本申請首先將絲蛋白水溶液密封培育；經過密封培育后，無規絲蛋白的構象逐漸向中間態轉變。所述絲蛋白為本領域技術人員熟知的絲蛋白，對此本申請沒有特別的限制。所述密封培育的溫度為35～70℃，時間為6～48h；在具體實施例中，所述密封培育的溫度為40～60℃，時間為8～24h。所述密封培育的溫度和時間影響絲蛋白轉化的程度，因此也會影響最終獲得的絲蛋白海綿在水中的穩定性、多孔結構以及力學性能等。在絲蛋白溶液經過密封培育后將其與高結晶絲蛋白納米纖維溶液混合，得到混合溶液。高結晶絲蛋白納米纖維具有誘導普通絲蛋白構象變化和納米纖維形成的作用，因此高結晶絲蛋白納米纖維能夠誘導普通絲蛋白溶液中的絲蛋白向中間態和bata-sheet晶體結構轉化，除此之外，高結晶絲蛋白納米纖維的直徑和長度會對絲蛋白在冷凍過程中的排布有影響，最終影響絲蛋白海綿的孔結構以及力學性能。由于密封培育后的絲蛋白溶液中的絲蛋白已經發生了部分轉變，因此絲蛋白更容易在高結晶絲蛋白納米纖維誘導下繼續變化，從而在低含量的高結晶絲蛋白納米纖維下可獲得不溶于水的多孔海綿。所述高結晶絲蛋白納米纖維溶液中的高結晶絲蛋白納米纖維與所述絲蛋白溶液中的絲蛋白的質量比為1：(15～60)，在具體實施例中，所述高結晶絲蛋白納米纖維溶液中的高結晶絲蛋白納米纖維與所述絲蛋白溶液中的絲蛋白的質量比為1：(20～50)。高結晶絲蛋白納米纖維的含量增加會提高對普通絲蛋白向晶體結構轉化的程度，因此導致絲蛋白海綿結晶度升高，硬度增加；同時高結晶絲蛋白納米纖維含量的增加會降低溶液的均勻性，從而使得制備本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種絲蛋白海綿，其特征在于，所述絲蛋白海綿的beta?sheet含量低于30wt％，所述絲蛋白海綿不溶于水。

【技術特征摘要】
1.一種絲蛋白海綿，其特征在于，所述絲蛋白海綿的beta-sheet含量低于30wt％，所述絲蛋白海綿不溶于水。2.根據權利要求1所述的絲蛋白海綿，其特征在于，所述絲蛋白海綿具有貫通的多孔結構，孔徑為50～500μm。3.權利要求1所述的絲蛋白海綿的制備方法，包括以下步驟：A)，將絲蛋白水溶液密封培育后與高結晶絲蛋白納米纖維溶液混合，得到混合溶液；B)，將所述混合溶液冷凍后凍干，得到絲蛋白海綿。4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述絲蛋白水溶液中的絲蛋白與所述高結晶絲蛋白納米纖維溶液中高結晶絲蛋白納米纖維的質量比為(15～60)：1。5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述密封培育的溫度為35～70℃，時間為6～48h。6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述高結晶絲蛋白納米纖維溶液的高結晶絲蛋白納米纖維以beta-sheet結構為主，高...

【專利技術屬性】
技術研發人員：祝文莉，呂強，
申請(專利權)人：絲納特蘇州生物科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32