一種絲素蛋白管及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種絲素蛋白管及其制備方法，特別涉及具有良好力學性能的絲素蛋白管狀材料以及制備方法。首先，以蠶絲為原料，經脫膠、溶解、透析制成絲素蛋白溶液；同時，用脫膠后的絲線在第一模具上編織成骨架結構把該結構固定在圓筒形的第二模具中，注入絲素蛋白溶液，通過控制絲素蛋白溶液中水的揮發，獲得以脫膠蠶絲為骨架的高強度絲素蛋白管。本發明專利技術所述制備過程溫和，無需任何交聯劑和其他毒性有機試劑，條件可控，易于產業化，管狀材料的尺寸和形狀可以通過模具的改變加以控制。制備的絲素蛋白管的干態和濕態力學性能均有顯著提高，強度可有效滿足臨床實際縫合要求，可以應用于血管、神經導管、瘺管以及其他相關醫療領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種絲素蛋白管制備方法，特別是涉及一種以絲素蛋白為原料，制備力學強度高的絲素蛋白管材料，所述絲素蛋白管不僅可用作血管、藥物緩釋載體等，還可以作為神經導管、瘺管、韌帶、肌腱等醫療外科修復材料。
技術介紹
生物醫用材料要求所使用的材料不僅具有良好的生物相容性，同時必須具備可控的生物降解性、一定的力學強度、以及可以釋放因子或者其它相關藥物的性能。為保護其生物相容性和可能加載藥物的活性，生物管狀材料的制備過程應當盡可能溫和，并盡量避免毒性有機溶劑的使用。在現有的技術中，雖然有多種合成的和天然的高分子生物管狀材料，例如聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、纖維素、殼聚糖、膠原蛋白等，但是將其用作醫用生物管狀材料時，有的生物相容性差，有的原料來源不足或者價格昂貴。因此人們一直在尋找理想的醫用生物 管狀材料。蠶絲是一種天然高分子材料，由絲素和絲膠兩部分組成。絲素占蠶絲的70-80%，由蠶絲脫膠后而得到。絲素蛋白具有包括Silk I和Silk II在內的不同結晶結構，晶體種類和晶體含量的不同可以決定絲素蛋白的溶解性和降解性。通過調整其晶體和非晶體結構，絲素蛋白在體內的降解速率可以從I年降低到半個月左右，從而滿足不同組織修復和再生的需要。絲素蛋白目前已有廣泛應用，例如絲素線用作手術縫合線已經有幾百年歷史；絲素為原料制得的多孔材料、水凝膠、靜電紡纖維可用作藥物釋放載體；絲素為原料制得的絲素膜，也可用作抗凝血材料、人工皮膚、創面保護膜以及藥物控制釋放材料等。同時蠶絲的來源相對比較充足，而且價格也較為低廉，所以說絲素是較為理想的醫用生物材料。但是由于再生絲素蛋白管壁是水溶性的，且柔韌性比較差，強度不高，所以絲素管在生物醫學領域的應用范圍受到很大的局限。雖然普通方法制得的純絲素蛋白管經過甲醇處理可以減少絲素管的溶失率，提高絲素管的強度，但制得的絲素管更脆，斷裂伸長率更低。為改善絲素管的性能，最常用的方法是將絲素和其他高分子材料復合，如殼聚糖、聚氨酯、海藻酸鈉、膠原、明膠等材料和絲素的復合。但是這種復合往往會使材料的生物相容性降低。因此尋找一種新的能夠提高絲素生物材料強度和柔韌性的方法，使其可以直接應用于生物醫學領域是非常重要的。Michael Lovett等開始用反復浸潰法獲得了強度較高的絲素蛋白管，但是該方法做的絲素蛋白管比較厚，柔韌性欠佳；而Leah Soffer等人用靜電紡的方法做的絲素蛋白管也具有不錯的力學性能，數據顯示達到了血管力學強度的要求。但是靜電紡制備的絲素蛋白材料往往需要用有毒的甲醇處理來提高其穩定性，這對材料的生物相容性有潛在的危險。近年來，隨著生物材料科學的發展，新型生物管狀材料逐漸受到研究者的廣泛重視，同普通生物管狀材料相比，降解速度以及結構可控的絲素蛋白管狀材料能夠更好的促進組織再生，從而實現更有效的修復效果，這就需要研究新型的制備技術，切實促進絲素蛋白生物材料在再生醫學中的臨床應用。
技術實現思路
為了解決現有技術中，純絲素管壁的強度低、韌性差，而與其他高分子材料共混成膜時生物相容性下降的缺點。本專利技術的專利技術目的是提供一種生物相容性良好而且力學性能優異的不溶性絲素蛋白管的制備方法。為達到上述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案是:一種絲素蛋白管狀材料，所述絲素蛋白管狀材料設有熟絲編織物形成的骨架，骨架由相互交叉的絲蛋白熟絲纖維構成，熟絲之間距離在50 μ m-5mm之間，骨架嵌在一層致密的0.05mm 5mm厚的絲素蛋白膜中。該骨架的結構可以根據實際需要調整。一種絲素蛋白管狀材料的制備方法，包括以下步驟:將蠶絲脫膠后的熟絲用紡織機器在第一模具上編織成骨架，然后將該骨架放置到第二模具內；將絲素蛋白溶液注入放置有骨架的第二模具中，經過在10 90°C下控制絲素蛋白溶液的蒸發速度，使其在4小時 5天干燥成膜,在骨架表面直接包覆一層不溶于水的0.05mm 5_厚的絲素蛋白膜，制備得到高強度的主要由β-sheet結構組成的絲素蛋白管。上述技術方案中，在熟絲骨架表面包覆一層0.05mm 5mm厚的絲素蛋白膜,具體步驟為: (1)選取光滑的第一模具，用熟絲線，通過紡織機器在其上面織出骨架結構； (2)把帶有骨架結構的第一模具底端固定豎立在第二模具中，往第二模具中倒入絲素蛋白水溶液，使其浸沒骨架結構； (3)在設定的溫度條件下，隨著絲素溶液中水分的緩慢蒸發，會在骨架結構上形成一層不溶性的絲素蛋白膜。上述步驟(I)中，第一模具為圓柱形、圓錐形或其他結構。為圓柱形時的直徑范圍為0.1 100mm，可以產生直徑0.1 IOOmm的絲素管。上述步驟(I)中，熟絲線的細度在3 1000旦。上述步驟(I)中，熟絲編織的骨架結構為針織結構或編織結構中的一種。由于上述技術方案運用，本專利技術與現有技術相比具有下列優點: 1.本專利技術所提供的絲素蛋白管，沒有加入任何有毒物質，它的全部成分均為桑蠶絲絲素蛋白，是一種相當純的天然蛋白質，且絲素蛋白氨基酸組成中含有大量的乙氨酸和丙氨酸與構成人體的膠原蛋白有一定的相似性，因此在人體內有很好的相容性。2.本專利技術制得的絲素管通過熟絲線編織的加強骨架結構提高了絲素管的力學性能，而且制得的絲素管在濕態時可以保持較好的彈性。3.本專利技術制得的絲素管管壁的厚度和力學性能的強度也可以通過絲線的粗細和骨架結構的疏密程度來調節。4.絲素膜在制作過程中還可以加入藥物，通過控制藥物的緩慢釋放來達到特定的效用。5.本專利技術制備的絲素蛋白管狀材料經滅菌后可以常溫下長期保存。附圖說明圖1是實施例1中管狀材料的宏觀圖片；圖2是實施例1管剪開的微觀圖片； 圖3是管狀膜材料的紅外圖譜。具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本專利技術作進一步描述: 實施例1: 參見圖1及2所示，一種絲素蛋白管狀材料，所述高強度材料設有熟絲編織物為骨架，該骨架的結構可以根據實際需要調整；骨架表面包覆一層致密的0.05mm 5mm厚的絲素蛋白膜。提供一種絲素蛋白管狀材料的制備方法，包括以下步驟:將蠶絲脫膠后的熟絲用紡織機器在特定結構的第一模具上編織成不同結構的骨架，然后將該骨架放置到第二模具內；將絲素蛋白溶液注入放置有第一模具的第二模具中，經過在一定溫度下控制絲素蛋白溶液的蒸發，在骨架表面包覆一層0.05mm 5mm厚的絲素蛋白膜，制備得到所述高強度的絲素蛋白管。上述技術方案中,在熟絲骨架表面包覆一層0.05mm 5mm厚的絲素蛋白膜,具體步驟為: (1)選取光滑的第一模具，用熟絲線，通過紡織機器在其上面織出骨架結構； (2)把帶有骨架結構的第一模具底端固定豎立在第二模具中，往第二模具中倒入絲素蛋白水溶液，使其浸沒骨架結構； (3)在設定的溫度條件下，隨著絲素溶液中水分的緩慢蒸發，會在骨架結構上形成一層不溶性的絲素蛋白膜。上述步驟(I)中，第一模具為圓柱形、圓錐形或其他結構。為圓柱形時的直徑范圍為0.1 100mm，可以產生直徑0.1 100mm的絲素管。上述步驟(I)中，熟絲線的細度在:3~1000旦。上述步驟(I)中，熟絲編織的骨架結構為針織結構或編織結構中的一種。上述步驟(3)中，溫度的設定范圍為10 90°C，水分蒸發時間為4h 5d。實施例2: 1.將150g生絲放入6L濃度為0.05%的碳酸鈉水溶液中煮沸0.本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種絲素蛋白管狀材料，其特征在于：所述絲素蛋白管狀材料設有熟絲編織物形成的骨架，骨架由相互交叉的絲蛋白熟絲纖維構成，熟絲之間距離在50μm?5mm之間，骨架嵌在一層致密的0.05mm～5mm厚的絲素蛋白膜中。

【技術特征摘要】
1.一種絲素蛋白管狀材料，其特征在于:所述絲素蛋白管狀材料設有熟絲編織物形成的骨架，骨架由相互交叉的絲蛋白熟絲纖維構成，熟絲之間距離在50 μ m-5mm之間，骨架嵌在一層致密的0.05mm 5mm厚的絲素蛋白膜中。2.一種絲素蛋白管狀材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:將蠶絲脫膠后的熟絲用紡織機器在第一模具上編織成骨架，然后將該骨架放置到第二模具內；將絲素蛋白溶液注入放置有骨架的第二模具中，經過在10 90°C下控制絲素蛋白溶液的蒸發速度，使其在4小時 5天干燥成膜,在骨架表面直接包覆一層不溶于水的0.05mm 5_厚的絲素蛋白膜，制備得到高強度的主要由β-sheet結構組成的絲素蛋白管。3.根據權利要求2所述的絲素蛋白管狀材料的制備方法，其特征在于，在熟絲骨架表面包覆一層0.05mm...

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂強，董朝飛，
申請(專利權)人：蘇州大學，
類型：發明
國別省市：