[发明专利]丝素蛋白基多孔材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种丝素蛋白基多孔材料的制备方法：将丝素蛋白溶液与柔软剂、致孔剂混匀后得到混合溶液，混合溶液中的丝素蛋白、柔软剂和致孔剂的质量比为1:0.1‑1:0.3，然后将混合溶液在‑196℃至60℃下成型，再除去成型后产物中的柔软剂和/或致孔剂，得到丝素蛋白基多孔材料。本发明还要求保护一种采用上述方法所制备的丝素蛋白基多孔材料，多孔材料包括但不限于薄膜和支架，丝素蛋白基多孔材料中均匀分布若干孔径，丝素蛋白基多孔膜孔径大小为0.01‑3μm，丝素蛋白基多孔膜的孔隙率为3.8‑15.2％；丝素蛋白基多孔支架的孔径大小为50‑850μm，丝素蛋白基多孔支架的孔隙率为72.17‑84.03％。本发明利用简单的方法制备出柔软的多孔材料，其具有良好的力学性能、吸水性、生物相容性和透过率。

技术领域

本发明涉及多孔生物材料制备技术领域，尤其涉及一种丝素蛋白基多孔材料及其制备方法。

背景技术

丝素蛋白材料具有良好的生物相容性、生物降解性、较好的成膜性能以及可调控的二级结构，可以制备多种丝素蛋白基生物材料，例如微球、支架、凝胶、薄膜和血管等。而丝素蛋白生物材料，如薄膜和海绵状多孔支架等已经被广泛被应用于组织工程和药物缓释体系，例如角膜、人造皮肤、人造血管、结缔组织和神经组织等。

在组织工程方面，具有良好力学性能和多孔性的支架材料可以为细胞的生长和分化提供较长时间的稳定的机械支撑，为营养物质和代谢废物的正常运输提供保障，是将组织工程产品成功用于体内组织再生修复的前提。但是目前制备的多孔膜和多孔支架具有力学性能不完善，或者过软或者过脆，以及孔隙率和孔径大小难以符合物质通透要求的缺点。而材料的力学性能和多孔性之间具有矛盾，也就是说制备孔径较大的复合材料，其力学性能会下降，而具有良好力学性能的复合材料则通常以牺牲孔径为代价，因此开发一种能够兼顾以上两种性质的方法，制备力学性能良好且多孔的材料十分必要。

目前制备多孔材料的原料有天然高分子材料和人工高分子，天然的有壳聚糖、透明质酸、海藻酸钠和丝素蛋白等，人工高分子有聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)和聚己内酯(PCL)，其中天然高分子具有生物相容性好，可降解等优势，丝素蛋白具有加工可塑性，力学强度高而具有优势。家蚕丝主要由约占70-75％的丝素蛋白(SilkFibroin)和约占25-30％丝素外层包裹的丝胶蛋白(Sericin)组成，此外还含少量无机物、油脂类等。家蚕丝素蛋白主要有两种结晶结构，silkⅠ和silkⅡ。Silk I的立体构象呈曲柄型，是一种介于α-螺旋和β-折叠之间的亚稳态结构。SilkⅡ的晶体结构模型，它是以氢键连接的反平行β-折叠结构。其首先由肽链构成排列整齐的折叠层，然后再由折叠层形成整个SilkⅡ晶体。由于在相邻链段之间有氢键和分子间引力使其连接紧密，这种结构对酸碱、盐等外界环境比较稳定，所以亚稳态结构silkⅠ在外因下容易转变成稳定的silkⅡ结构。在丝素蛋白的非结晶区，链段的排列没有结晶区的整齐和致密，而且链段间的结合力较弱，导致材料在水环境中容易溶胀，柔软但伸长小，吸湿性强但对酸、碱、盐、酶抵抗力较弱，这种不稳定可以向稳定结构转变，所以丝素蛋白聚集态对蚕丝蛋白材料的力学性能、热稳定性和电学性能以及降解性能均有影响。