[发明专利]一种蚕丝蛋白和结构蛋白高分子复合纳米颗粒的制备及其应用

说明书

本发明属于材料科学领域，生物医用材料领域，具体是一种蚕丝蛋白和结构蛋白高分子复合纳米颗粒的制备及其应用。水凝胶材料由复合蛋白颗粒通过颗粒表面的静电作用、氢键作用、疏水作用自组装形成连续多孔的胶体凝胶网络；复合蛋白颗粒是由蚕丝蛋白和其他结构蛋白高分子通过所述两类蛋白质分子之间相互作用形成蛋白复合物，蛋白复合物再由蚕丝蛋白的β折叠实现两类蛋白的固化交联，形成所述复合蛋白颗粒，蚕丝蛋白与结构蛋白的质量比为0.01～100；复合蛋白颗粒的尺寸为10nm‑500μm。本发明水凝胶兼具高机械强度和变形能力的力学特征，降解周期长，在医学领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于材料科学领域，生物医用材料领域，具体是一种一步法制备，无需交联剂交联的可注射天然高分子复合胶体凝胶的制备方法；

背景技术

胶体凝胶是一种基于“自下而上”设计理念，以微、纳米颗粒为基本单元，形成具有精细微观结构和稳定宏观性能的新型水凝胶材料。与传统水凝胶由连续高分子网络构成不同，胶体凝胶是由颗粒组成的。这种以微纳米颗粒为基本结构单元，通过自下而上的组装策略，控制基本结构单元之间的相互作用如：磁力、疏水相互作用、静电力、空间位阻等诱导其自组装形成的支架。由于物理“交联”的胶体颗粒间作用的可逆性，胶体凝胶表现出剪切变稀、自修复和组织表面的自适应性。同时，颗粒的合成步骤简单、混合时不易发生相分离以及在生理环境展现了稳定的机械性能。因此，颗粒水凝胶是进行生物医学应用剪切变稀、自修复水凝胶的理想选择。然而，颗粒水凝胶在实际应用中机械强度差，难以与组织形成结合的缺点使其难以满足人体承重组织/器官修复的基本要求，进一步限制了其在组织工程等医学领域的应用前景。

因此，如何提高胶体凝胶的力学强度，同时兼顾剪切变稀、自修复和组织适应性的优点，是该领域的一个技术难题。实现可生物降解颗粒凝胶的力学性能增强并实现功能化的丰富是颗粒水凝胶体系实现再生医学领域应用的关键，目前，研究者们主要通过加入硬质的纳米颗粒或纳米纤维与颗粒凝胶复合或通过引入聚合物共价网络的方式实现胶体凝胶力学强度的增加，硬材料的加入已证实可使颗粒凝胶显示增加的力学强度，然而，不同成分颗粒的共混易导致胶体凝胶的相分离使凝胶不均匀。因此兼具力学强度和优异生物功能性的颗粒材料具有重要意义。

现有的胶体凝胶大部分是由单一成分的纳米颗粒组成，这是导致胶体凝胶的功能性单一的主要原因。因此开发通过不同聚合物组成的纳米颗粒材料既能兼顾机械强度又可满足生物功能性可以有效解决这一问题。天然材料中蚕丝蛋白由于结构的疏水性以及蛋白二级结构使其具有优异的力学性能。然而蚕丝蛋白中广泛的疏水结构使其生物活性较弱，降解周期长。而天然结构蛋白如胶原蛋白、明胶、纤维蛋白等具有优异的生物降解性，以及支持细胞黏附和增殖，被认为是理想的生物医学材料。若将蚕丝蛋白和其他蛋白材料复合，制备复合纳米颗粒从而得到具有优异力学性能和生物活性的胶体凝胶材料具有重要的应用意义。

发明内容