[发明专利]一步法制备高性能角蛋白凝胶的方法

说明书

本发明提供了一步法制备高性能角蛋白凝胶的方法，是以头发为原料，通过在复合溶解液中高温溶解，低温凝固，水洗置换出溶解液中的各小分子化合物得到角蛋白凝胶。本发明通过一步法制备高性能角蛋白凝胶，不需要经过透析（或等电点沉淀）、干燥、再溶解的过程，方法简单环保，制备的凝胶具有良好的溶胀性、离子强度敏感性、pH敏感性以及可生物降解性。药物释放性能测试表明，角蛋白凝胶对高分子药物具有良好的缓释性能，因此可作为高分子药物载体应用于医用领域。

技术领域

本发明涉及一步法制备高性能角蛋白凝胶的方法，制备的角蛋白凝胶主要作为高分子药物载体应用于医用领域，属于凝胶材料、食用天然高分子材料及药用高分子材料领域。

背景技术

理想的药物载体应具有药物控释性能以提高药效，还应具有生物相容性、生物降解性、理化及生物稳定性和极低的细胞毒性。近年来，以天然高分子为原料，制备可用于药物控释载体的高分子水凝胶受到了广泛的关注。

角蛋白是头发、羽毛、羊毛、犄角的主要成分，在头发中含量高达90%左右，是一种不溶于水，具有生物相容性、生物降解性的蛋白。目前大部分角蛋白材料的制备都要经过溶解、透析（或等电点沉淀），干燥，再溶解等步骤。且鲜有高力学性能角蛋白凝胶的报道。大部分角蛋白凝胶材料会以复合其他高分子（如CN201510298838.8、CN201510299512.7都是角蛋白复合海藻酸钠， CN201810587364.2是角蛋白与PVA复合）或加入交联剂来提高性能。

由于角蛋白分子中有大量的氨基、羧基、羟基等能与药物分子形成离子氢键、离子键或静电作用而吸附药物分子，在低浓度药物环境和溶胀、降解的过程中缓慢释放出药物，并且大量氨基和羧基的存在，使角蛋白凝胶在不同pH和盐浓度有不同的溶胀率和缓释性。CN201510298838.8公开了一种角蛋白-海藻酸钠复合微孔凝胶，利用该复合微孔凝胶的酸敏性，实现药物分子的可控释放；CN201510299512.7提供了一种羽毛角蛋白-海藻酸钠复合高分子双敏感水凝胶的制备，利用其酸敏性实现药物分子的可控释放。然而，以上凝胶的制备过程相对复杂，且以有机试剂为助剂提高性能。

发明内容

本发明的目的是提供一步法制备高性能角蛋白凝胶的方法。

一、角蛋白凝胶的制备

本发明一步法制备高性能角蛋白凝胶的方法，是将脱脂头发在溶解液中溶解得头发角蛋白溶解液，过滤除去未溶解的头发碎渣，滤液冷却凝固后，置于去离子水中置换出溶解液中的小分子化合物（尿素、硫脲、焦亚硫酸钠），即得角蛋白凝胶。

所述脱脂头发是将洗干净的头发在有机溶剂中缓慢搅拌浸泡2~4h，用去离子水清洗三遍烘干即得。所述溶解液中含有尿素、硫脲、焦亚硫酸钠；所述尿素、硫脲、焦亚硫酸钠的摩尔浓度分别为2~8mol/L、2~5mol/L、0.2~1mol/L。所述脱脂头发与溶解液的质量比为0.01:1~0.01:3。所述脱脂头发在溶解液中的溶解温度为70~100℃，溶解时间为1~3h。所述过滤用尼龙网，规格为300~500目。所述冷却温度为0~40℃，冷却时间为0.5~2h。

置换出溶解液中的各小分子化合物的具体操作为：将凝胶在水中浸泡，凝胶与水的质量体积比为0.001~0.01g/mL，每1~3h换一次水，共置换4~8次。

二、角蛋白凝胶的形貌与结构表征

1、宏观形貌

本发明新鲜制备的角蛋白凝胶在不同温度下的外观形貌如图1所示，从左到右温度分别为4℃、室温（23℃）、37℃，从图1可以看出制得的角蛋白凝胶随着温度的升高稍有缩小，但变化不明显。

2、微观形貌

采用扫描电镜观测了角蛋白凝胶的微观形貌（图2）。从图中可以明显看出：角蛋白凝胶呈网状结构，有较多孔洞。

3、红外光谱分析