[发明专利]一种丝素蛋白-透明质酸钠交联双网络凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种丝素蛋白‑透明质酸钠交联双网络凝胶及其制备方法。利用蚕丝丝素蛋白中酪氨酸残基含量较高的特点，用酪氨酸酶催化丝素蛋白大分子间发生交联反应,生成丝素蛋白第一网络；用碳化二亚胺介导透明质酸钠大分子间的交联，生成透明质酸钠第二网络；将第一网络和第二网络混合后，依靠碳化二亚胺的介导，生成第一网络与第二网络之间的交联键，从而制成丝素蛋白‑透明质酸钠交联双网络凝胶。本发明提供的凝胶具有三维网络结构稳定，不易崩塌和解体，抗生物降解能力强，生物相容性好的特点，可广泛用于组织填充、引导组织再生、组织工程支架及药物载体等。

技术领域

本发明涉及生物医用高分子凝胶材料领域，尤其涉及丝素蛋白-透明质酸钠交联双网络凝胶及其制备方法，可用于组织填充、引导组织再生、细胞培养载体、组织工程支架及药物控制释放载体等。

背景技术

高分子水凝胶作为一类具备亲水性三维网络结构的高吸水、高保水材料，被广泛用于美容整形领域的组织填充，矫形外科的缺损组织引导再生、组织工程支架，以及药物控制释放载体等。

透明质酸钠是构成天然细胞外基质的主要成分之一，广泛存在于脊椎动物的结缔组织、关节润滑液和软骨中。透明质酸钠是由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰基-D-氨基葡萄糖通过β1-3键及β1-4键交替组成双糖单位，再由双糖单位重复组成的线性多糖。透明质酸钠凝胶的吸水性强，吸水后产生的膨胀压力使其可以支撑周围组织。但是天然透明质酸钠在体内很易被降解，半衰期短，且对骨髓间充质干细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞等细胞的粘附能力相对不足。通过用1,4-丁二醇二缩水甘油醚、二乙烯基砜等试剂交联，虽然可以延缓透明质酸钠凝胶的生物降解，但在体内的停留时间仍然很短。

蚕丝丝素蛋白材料具有良好的生物相容性，对各种人类细胞的粘附能力强，在体内的生物降解速度较慢。用蚕丝丝素蛋白与透明质酸钠共混制备复合凝胶，既能具备透明质酸钠凝胶的高吸水性，又能具备蚕丝丝素蛋白凝胶的抗生物降解性能以及对细胞的较强粘附能力。

在本发明作出之前，文献报道了一种丝素蛋白-透明质酸钠复合凝胶的制备方法及性能（Biomaterials,2020,233:119729），所制备的凝胶是由辣根过氧化物酶和双氧水交联而成。中国发明专利CN106492279A公开了一种丝素蛋白-透明质酸复合凝胶的快速制备方法，采用碳化二亚胺盐、N-羟基琥珀酰亚胺、醛、二缩水甘油醚或二乙烯砜中的一种或一种以上交联剂制备而成。中国发明专利CN110527116A公开了一种酶法制备丝素/透明质酸复合外敷材料的方法，以漆酶催化丝素蛋白和改性后的透明质酸发生交联，制得复合水凝胶敷料。上述方法通过用丝素蛋白与透明质酸钠复合、交联制备凝胶，在一定程度上利用了丝素蛋白和透明质酸钠各自的生物学性能优点。但是，由于凝胶内部的网络是由丝素蛋白与透明质酸钠混合交联而成，当透明质酸钠组份先被降解后易造成凝胶整体三维网络的崩塌和解体，使凝胶失去效用。

发明内容

本发明针对现有技术中丝素蛋白-透明质酸钠凝胶结构及制备方法存在的不足，提供一种丝素蛋白-透明质酸钠交联双网络结构凝胶及其制备方法，所制备的凝胶具有三维网络结构牢固，不易崩塌和解体，抗生物降解能力强，生物相容性好的特点。

实现本发明目的的技术方案是提供一种丝素蛋白-透明质酸钠交联双网络凝胶的制备方法，蚕丝经脱胶、溶解、透析处理后，得到丝素蛋白水溶液，用纯化水调整丝素蛋白水溶液的浓度，再进行如下步骤的加工：

（1）将酪氨酸酶溶液和双氧水分别滴加到温度为15～50℃的丝素蛋白水溶液中，边滴加边缓慢搅拌，在温度为15～50℃的条件下，搅拌反应60～180分钟，得到第一组分；

（2）将透明质酸钠溶解于50 mmol/L的2-吗啉乙磺酸溶液中，再在溶液中滴加N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶液，得到的透明质酸钠溶液中N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度分别为5～20 mmol/L和10～40 mmol/L，在温度为15～50℃的条件下，搅拌反应30～120分钟，得到第二组分；