[发明专利]一种具有细胞相容性的丝素蛋白水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水凝胶材料，特别涉及一种具有细胞相容性的丝素蛋白水凝胶及其制备方法，该丝素蛋白水凝胶材料可应用于生物医用、组织修复、药物辅料等技术领域。

背景技术

水凝胶是一种以水为分散介质的凝胶，是具有交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水集团而形成能遇水膨胀的交联聚合物；它是一种高分子网络体系，性质柔软，能吸收大量的水并保持一定的形状。水凝胶具有良好的生物相容性、水渗透性，目前被广泛用于药物释放载体、组织工程材料、人工皮肤、人造肌肉、生物传感器、分离装置、重金属离子回收等方面。对于需要植入体内的水凝胶要与组织和细胞直接接触，因此水凝胶必须具有良好的细胞生物相容性。具有良好细胞生物相容性的水凝胶可以更好的使细胞生长，加速组织修复进度，用于组织修复、细胞的包埋以及用作组织支架材料等方面。

丝素蛋白无毒、无刺激性，具有良好的生物相容性, 能够促进人体细胞的生长，具有一定的生物可降解性，通过对多种生物材料的对比研究表明，丝素蛋白具有与胶原同等的体内、体外生物相容性（参见文献[J]Biomaterials，2003，24 (3)：401–416），因此，丝素蛋白具有能够作为生物医用材料的应用潜能。丝素蛋白水凝胶可由丝素蛋白溶液制得。丝素蛋白溶液在静置下会逐渐向凝胶化转变，但是这个转变的时间比较长，通常要在1个月以上。可以通过改变丝素蛋白溶液的pH值来加快凝胶化的过程。当pH值接近于丝素蛋白的等电点(pH=3.9)时, 丝素蛋白容易发生胶凝作用, 但也需要8天的时间才能完成凝胶化（参见文献[J]浙江工程学院学报, 1999，16（3），172－176）。此外，丝素蛋白的浓度对于凝胶时间也有影响，丝素蛋白溶液在浓度大于10％时比较容易形成凝胶（参见文献[J]食品科学，2007, 28（12），58－62），但是在浓度小于10％时需要很长的时间才能形成凝胶。而高浓度丝素蛋白溶液形成的凝胶含水量较低，孔隙率也较低，在应用时受到一定的限制。因此低浓度下的丝素溶液凝胶化时间太长制约了丝素水凝胶的使用。在本发明作出之前，中国发明专利（CN1158338C）公开了一种化学交联结构的丝素凝胶、海绵状丝素凝胶材料制备方法，采用调整丝素蛋白质水溶液的pH，并混入环氧化合物作为交联剂，经冷冻，凝固成凝胶。众所周知，环氧化合物具有一定的毒性，虽然采用水洗法去除未反应的环氧交联剂，但是凝胶中仍然存在残留的环氧交联剂，从而带来一定的毒性并且降低丝素蛋白的生物相容性（参见文献[J]生物医学工程学杂志，2007，24 (6)∶1309～1313）。中国发明专利（CN102174203）采用聚乳酸-聚乙二醇-聚乳酸共聚物与丝素蛋白溶液混合得到的水凝胶同样具有一定的毒性难以解决。中国发明专利（CN101502670）公开了一种丝素蛋白水凝胶的制备方法，采用超声波震荡的方法，能够在短时间内形成水凝胶，但是其难以做到对时间的具体控制及在体内成型，特别是难以在其中加入细胞，细胞会被超声波破坏而死亡。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一种细胞生物相容性好，凝胶时间可控，易成型的丝素蛋白水凝胶及其制备方法。

本发明所采用的技术方案是提供一种具有细胞生物相容性的丝素蛋白水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

1、配置浓度为30～300g/L的丝素蛋白水溶液，保存于温度 2～8 ℃下；配置浓度为10～50 g/L的N-月桂酰肌氨酸钠溶液，保存于常温下；

2、将步骤1配置的丝素蛋白水溶液和N-月桂酰肌氨酸钠溶液混合均匀，再加入超纯水用于调节混合溶液中的丝素蛋白的终浓度为10～100g/L, N-月桂酰肌氨酸钠的终浓度为2～20g/L，置于 30～50℃的温度下静置 0.3～3h，得到丝素蛋白水凝胶。

本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的具有细胞相容性的丝素蛋白水凝胶。

与现有技术相比，本发明具有以下明显优点：

1、本发明采用丝素蛋白作为水凝胶主体，以生物表面活性剂溶液为凝胶剂，通过加入超纯水来调节最终浓度，所有组份均为液态，在室温混合过程中不会凝胶化，混合均匀，有利于吸入针管中，溶液稳定时间可通过温度与浓度调控，提供合适的凝胶时间；混合溶液注射入体内后，温度升高，溶液快速凝胶化；无化学交联剂残留，其生物相容性好；可以降解，降解产物无毒无刺激性。可应用于组织修复，人工皮肤，人工软骨，细胞培养支架，生物反应器，酶固定化材料，药物辅料等生物医用方面。