[发明专利]生物矿化用天然多肽材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物矿化用天然多肽材料及其制备方法，特别是涉及一种可用于矿化制备具有良好生物相容性晶体结构的天然多肽材料，属于生物医用材料领域。

背景技术

大多数蜘蛛和鳞翅目昆虫如家蚕、柞蚕等都能够产生大量的丝蛋白。这些丝蛋白除了可以用于纺织原料外，还在医药、日用化工、航空航天等许多领域中得到了开发和利用。近年来随着分子生物学的快速发展，人们已经能够通过基因改性的方法获得高性能、高产量的天然丝蛋白。这些研究成功为今后实现高效的液晶纺丝以及新型生物医用材料的开发打下了基础。目前，对于生物矿化用多肽的研究取得了初步的进展，已经发现一些人工合成的短链多肽和胶原可成为合成多级结构矿化材料的实用模型(Jeffrey D.Hartgerink等，Science 2001，294，p1684)，这些研究涉及到分子生物学和材料科学及医学等多领域的科学知识。

蚕丝蛋白主要由丝素和丝胶构成。丝胶蛋白因较差的生物相容性及生物致敏性，而必需去除掉。常采用低浓度碱溶液(如碳酸钠溶液、氢氧化纳溶液等)进行水煮的方法将其与丝素蛋白分离去除。由于蚕丝素蛋白同时具有优良的生物相容性、生物可降解性及易加工性，使其已经广泛应用在生物医用材料领域中，如药物释放载体、人工皮肤、固定酶的载体、人工骨组织及人工关节等，其中一些研究成果(如人工皮肤)已经进入临床应用阶段。在本发明中所用的丝蛋白为脱丝胶后得到的昆虫丝素蛋白或者蜘蛛丝蛋白。

传统认为，ZnO微粒具有无毒和生物安全性而被用于日用化妆品、药物载体以及医用填充材料(M.Ito，Biomaterials，1991，12，p41；以及D.Orstavik，J.K.Hongslo，Biomaterials，1985，6，p129)。但是，已有的研究表明纳米或微米ZnO颗粒对许多人体组织或器官具有毒性。这些毒性是由于ZnO颗粒表面的生物不相容性成分引起的(Y.Osamu，InternationalJournal of Inorganic Materials，2001，3，p643；以及P.K.Stoimenov，R.L.Klinger，G.L.Marchin，K.J.Klabunde，Langmuir，2002，18，p6679)，从而限制了ZnO微粒材料在临床和日用化妆品领域的应用。最近，人们采用人工多肽室温矿化以及制备了纳米ZnO复合颗粒。但由于这种人工多肽制备工艺复杂、成本高，并且人工多肽链比较短而难以使得ZnO颗粒具有良好的生物相容性。

本发明通过生物相容性优良的昆虫丝素蛋白和蜘蛛丝蛋白的酸化降解而获得的多肽产物作为室温下生物矿化的模板，以获得生物相容性良好的多肽复合产物。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于制备生物矿化晶体的多肽材料及其制备方法，用具有良好生物相容性的天然丝多肽材料替代价格昂贵的人工合成的多肽材料，以降低生物矿化晶体的制备成本，利于这些生物矿化晶体材料在生物医学工程领域的应用。

本发明提出的用于制备生物矿化晶体的多肽材料，其特征在于：该材料中含有天然丝蛋白的多肽分子，所述天然丝蛋白为脱胶丝蛋白或无胶丝蛋白。

在上述矿化用天然丝蛋白多肽材料中，所述材料中的丝蛋白来自昆虫丝、蜘蛛丝。

在上述矿化用天然丝蛋白多肽材料中，所述昆虫丝为家蚕丝、野蚕丝、柞蚕丝、天蚕丝、蓖麻蚕丝、樟蚕丝、樗蚕丝、袋蛾丝、飞蛾丝。

在上述矿化用天然丝蛋白多肽材料中，所述蜘蛛丝为圆蛛丝、金蛛丝、狼蛛丝、虎蛛丝、跳蛛丝、原蛛丝、中突蛛丝、长脚蛛丝。

在上述矿化用天然丝蛋白多肽材料中，所述丝蛋白为水溶性蛋白多肽。

在上述矿化用天然丝蛋白多肽材料中，所述多肽材料能够用于室温矿化晶体，包括氧化锌，氧化铁、氧化镓、氧化钴、氧化钛、羟基磷灰石、磷酸钙、碳酸钙。

本发明提出一种矿化用丝蛋白多肽的方法，其特征在于：所述方法依次包括下列步骤：

(1)把丝蛋白放入15％-15％的Na₂CO₃溶液中，在烧杯中煮沸10-30分钟，直到溶液中有溶胶状物质丝胶生成；当采用蜘蛛丝蛋白制备多肽材料时，该步骤可以不操作。

(2)将步骤(1)中脱胶后的丝素或未经过步骤(1)的蜘蛛丝用去离子水洗净，加入浓度为1～10摩尔/升的盐酸，在80℃～130℃温度下酸化水解反应5～36小时；

(3)调节步骤(2)中水解溶液的pH值为7，再把这种水解后的多肽溶液置于透析袋内，置于4℃冰箱内，每天换水一次到三次；