[发明专利]玉米蛋白材料、制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及谷物醇溶蛋白材料(包括但不限于玉米醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白)，可通过水中、蒸汽加热或干热处理已成型的谷物醇溶蛋白的方法获得，以提高力学强度、透明度及降低降解速率，特别是通过控制加热温度和时间进而达到控制湿态环境下的力学强度、透明度和降解速率的目的，并且可以降低处理后的谷物醇溶蛋白材料溶胀率。本发明还涉及用此方法所获得的蛋白材料的用途。

技术背景

天然生物材料包括胶原、明胶、海藻酸钠和壳聚糖等，因其成本低廉、易于获取、可降解和生物相容性较好等优点，已应用于医疗保健领域，如软骨替代物、植入骨材料、人造血管和人造皮肤等。但是，天然生物材料因为呈现出混合物的特征，在降解速率和力学强度的控制上无法媲美合成生物材料。因此如果能够寻找到一种方法控制天然生物材料的降解速率和力学强度，即可大大扩展其应用范围，在临床上获得更好的治疗效果。

蛋白质是由多种氨基酸组成的天然高分子，分子间存在较强的氢键和二硫键相互作用。以蛋白质为基础的生物材料的力学性能较差，需经过紫外辐照、热聚合、酶处理或化学交联等方法来提高材料的刚性、耐热性和稳定性。化学交联法最常用的甲醛或戊二醛因具有毒性，一般避免用在生物材料领域。热处理作为物理方法，通过控制热处理的温度也可以控制蛋白质的力学强度和降解速率，而且与采用交联剂的化学方法相比，可以避免有毒化合物的浸入，提高生物材料的安全性，减少后处理工序。

天然生物材料的力学性能在干态和湿态下有较大差异，植入体内的生物材料要求在湿态下也能保持较好的力学性能。例如，人造血管需要承受血流压力和冲击以免爆裂，而神经导管需要抵御外部肌肉组织的压力以免塌陷。

具有较高透明度的聚合物已经被广泛用于微流控和细胞培养装置。但是，所用聚合物如聚二甲基硅氧烷和硅橡胶，细胞相容性不很理想，需要通过等离子注入或增加表面粗糙度等方法提高其细胞相容性。另一方面，以石油为原料的聚合物未来会面临枯竭问题。同时，不可降解材料的大量使用会造成环境污染。基于此，研发天然或合成的可降解材料，用于细胞培养基材和微流控装置具有重要意义。

谷物醇溶蛋白是一种可降解天然生物材料，与人脐静脉内皮细胞、人肝细胞和鼠成纤维细胞有很好的生物相容性。【Wang HJ,Lin ZX,Liu XM,Sheng SY,Wang JY.Heparin-loaded zein microsphere film and hemocompatibility.J Control Release2005；105:120-31.；Sun QS,Dong J,Lin ZX,Yang B,Wang JY.Comparison of cytocompatibility of zein film with other biomaterials and its degradability in vitro.Biopolymers2005；78:268-74.】作为材料易于加工成型，如三维支架、二维薄膜、微球、管状、纤维状等，近年在生物医用领域的研究报道日益增多。但是，由于谷物醇溶蛋白主要由疏水氨基酸组成，周围环境例如相对湿度对其性质有很大影响。如水会造成其溶胀，这限制了它们在某些领域的应用。