[发明专利]一种低晶丝蛋白支架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低晶丝蛋白支架的制备方法，包括以下步骤：将丝蛋白水溶液与低浓度小分子醇水溶液共混均匀，得到丝蛋白混合溶液，利用小分子醇诱导丝蛋白分子发生缠绕与纠缠，同时利用小分子醇的低浓度避免丝蛋白构象的转变；然后将丝蛋白混合溶液进行冷冻，得到丝蛋白冷冻体，利用冷冻结冰过程促使相分离的发生；再然后将丝蛋白冷冻体解冻，利用冰核的融化，形成结构均匀的三维多孔支架；最后通过冻干工艺制备出易于保存的干态低晶丝蛋白多孔支架。

技术领域

本发明涉及生物医学领域，尤其涉及一种低晶丝蛋白支架及其制备方法。

背景技术

由于疾病和事故导致的器官或组织损伤和功能缺失的病人每年都有数百万之多，仅美国每年需要800多万次手术对这类病人进行救治，其经济花费在4000亿美元以上。随着现代医学和外科手术技术的发展，通过组织或器官移植来修复功能损失已经被广泛接受，然而却面临着巨大的供体缺口。通过再生医学手段体在体内或体外形成组织或器官为受损功能的修复提供了新的治疗方案。其中，组织工程支架材料的选择及构建成为该治疗方法的关键之一。

蚕丝蛋白是来源于自然界的天然高分子生物材料，具有优异的力学性质、可控的生物降解性、易加工性，特别是其与胶原同等的生物相容性而成为理想的再生医学支架的原材料。我国是蚕丝的主要生产国，蚕丝产量占世界产量的70％以上。近年来，蚕丝的研究与应用从传统的纺织领域延伸到高新技术领域，如光电子与生物医用材料，特别是作为生物医用材料已经取得了重要进展。

丝蛋白多孔支架因具有三维多孔结构，可以为细胞的粘附增殖、及组织的再生提供三维空间，并且有利于营养物质的传输，因此受到了广泛研究。目前，制备丝蛋白多孔支架的方法有很多，包括冷冻干燥、盐析法、气体发泡法、三维打印等。丝蛋白的结晶形态主要有丝素I(Silk I)和丝素II(Silk II)两种，这也是天然蚕丝不溶于水与力学性能优异的结构基础，然而这些结晶形式也阻碍了丝蛋白的降解特性。目前制备的丝蛋白支架为了实现水不溶，经交联或后处理后主要形成silk II结晶，部分形成silk I结晶结构。然而，目前丝蛋白支架面临的一个难题是其高结晶导致的难降解。尽管可以制备出无定形丝蛋白支架，但无定形的丝蛋白支架易溶于水，不具备应用性。目前，通过水蒸气后处理可以制备出具有silk I结构的丝蛋白支架，该支架的降解性能得到提高。然而，目前尚无不溶于水低晶丝蛋白多孔支架的报道，更无相关制备方法。CN200410024711.9公开了一种丝蛋白三维多孔材料的制备方法，采用丝蛋白溶液体积0.01-20倍的醇作为变性剂，诱导蛋白质变性，所制备的支架以silk II结晶为主。

为此，克服现有加工技术与丝蛋白支架结构的上述问题，开发一种低晶且不溶于水的丝蛋白支架及其制备方法，对丝蛋白在生物医用材料领域的应用及再生医学的临床应用都具有非常重大的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型丝蛋白支架及其制备方法，克服现有技术不能制备低结晶度水不溶丝蛋白支架的难题。

本发明的第一个目的是提供一种低晶丝蛋白支架的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照常规方法制备新鲜丝蛋白水溶液，并调整溶液浓度，然后将其与低浓度小分子醇的水溶液混合均匀，得到混合溶液；所述小分子醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或几种。

(2)将所述混合溶液注入模具中进行冷冻，得到混合溶液冷冻体；

(3)将所述混合溶液冷冻体在空气或水浴中解冻，得到湿态低晶丝蛋白支架；

(4)将所述湿态低晶丝蛋白支架在去离子水中充分浸泡，去除小分子醇；

(5)将所述去除醇的湿态丝蛋白分支架再次进行冷冻，然后冷冻干燥得到干态的低晶丝蛋白支架；

进一步地，在步骤(1)中，丝蛋白的水溶液的制备方法包括以下步骤：

将蚕丝经脱胶、中性盐溶解，透析后得到丝蛋白水溶液。优选地，蚕丝为桑蚕丝。