[发明专利]一种高机械强度的蛛丝蛋白-胶原蛋白复合水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种高机械强度的蛛丝蛋白‑胶原蛋白复合水凝胶的制备方法，属于水凝胶技术领域。该方法是将蛛丝蛋白溶解于甲酸，胶原蛋白溶解于酸溶液，得到蛛丝蛋白甲酸溶液和胶原蛋白酸溶液，将蛛丝蛋白甲酸溶液逐滴加入到胶原蛋白酸溶液中，经由碱性溶液中和至pH呈中性，室温静置，形成蛛丝蛋白‑胶原蛋白复合水凝胶。本发明制得的复合水凝胶具有生物可降解性、生物相容性、细胞粘附性，蛛丝蛋白的加入显著提高了复合水凝胶的机械性能，制备工艺简单、易操作，制备过程不涉及毒副作用试剂，绿色环保，成本低廉，在组织工程、医学等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高机械强度的蛛丝蛋白-胶原蛋白复合水凝胶的制备方法，属于水凝胶技术领域。

背景技术

蜘蛛丝是一种天然蛋白质纤维，具有高强度、高弹性、高断裂能等优良的机械性能，以及生物相容性和生物可降解性等生物学性能，综合性能远超蚕丝以及人造纤维，因此蛛丝蛋白在材料、纺织、军事装备和生物医学等领域具有潜在的应用价值。蜘蛛不易大规模饲养，因此天然蜘蛛丝主要来源于结网，产量非常低。为了提高蛛丝蛋白的产量，通过基因工程改造的手段实现了蛛丝蛋白在工程菌中的稳定表达。目前蛛丝蛋白的应用形式包括微球和纺丝纤维膜，用于药物递送系统和伤口敷料等领域。受蛛丝蛋白水溶性的影响，单纯蛛丝蛋白难以形成凝胶类材料，在一定程度限制了其应用。

胶原蛋白是细胞外基质中的主要成分，具有生物相容性、生物可降解性、细胞粘附性、低免疫原性等特点，在药物递送、皮肤替代物、组织工程等方面有广阔应用。目前商业化的胶原蛋白主要来源于猪皮和牛跟腱等，但是较高的提取成本以及病毒传播的可能性限制了哺乳动物胶原蛋白的应用。鱼皮等水产品加工废弃物是胶原蛋白的获取来源之一，价格低廉，安全性高，因此鱼类胶原蛋白逐渐在市场应用中占有一席之地。但是，无论哺乳动物来源或是海洋生物来源的胶原蛋白，形成的水凝胶均具有较差的机械性能，在一定程度上限制了其应用。

文献报道了交联剂的加入可以提高胶原蛋白水凝胶的机械性能，但是交联剂的生物安全性存在一定隐患。为此，开发生物来源的胶原蛋白复合水凝胶既可以保证材料的生物安全性，同时又可以提高其机械性能。目前，没有关于蛛丝蛋白与胶原蛋白复合材料的相关报道。

发明内容

为了弥补胶原蛋白水凝胶和蛛丝蛋白材料在应用方面各自存在的缺点和不足，本发明提供了一种高机械性能的蛛丝蛋白-胶原蛋白复合水凝胶的制备方法，制备出的复合水凝胶结合了蛛丝蛋白和胶原蛋白的优点，兼具良好的机械性能和生物安全性，可应用于组织工程等领域，采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种高机械性能的蛛丝蛋白-胶原蛋白复合水凝胶的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)将蛛丝蛋白溶解于甲酸中，获得蛛丝蛋白甲酸溶液；

2)将胶原蛋白溶解于酸溶液中，获得胶原蛋白酸溶液；

3)将蛛丝蛋白甲酸溶液逐滴加入到胶原蛋白酸溶液中，4℃搅拌得到蛛丝蛋白-胶原蛋白混合溶液；

4)调节蛛丝蛋白-胶原蛋白混合溶液的pH值至中性，室温静置，形成蛛丝蛋白-胶原蛋白复合水凝胶。

优选地，步骤2)所述酸溶液为盐酸溶液或醋酸溶液。

优选地，步骤1)所述蛛丝蛋白甲酸溶液的浓度为0.01g/mL-1g/mL。

优选地，步骤2)所述胶原蛋白酸溶液的浓度为5mg/mL-20mg/mL。

优选地，步骤3)在将蛛丝蛋白甲酸溶液逐滴加入到胶原蛋白酸溶液的过程中控制蛛丝蛋白与胶原蛋白的质量比为(0.01-5)：1。

更优选地，步骤3)在将蛛丝蛋白甲酸溶液逐滴加入到胶原蛋白酸溶液的过程中控制蛛丝蛋白与胶原蛋白的质量比为(0.1-0.5)：1。