專利名稱：絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架的制備方法
技術領域：
本發明涉及生物支架材料的制備及蠶絲蛋白的加工利用領域，特別涉及一種組織工程用絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料的制備方法。
背景技術：
組織工程技術是一項用于治療組織和器官缺損的新手段，由生物支架、細胞、生長因子等元素組成。其中，生物支架作為細胞生長、增殖以及新組織形成的物理支撐，在組織工程中起著重要作用。目前研究的生物支架材料的內部形態結構主要有片狀、多孔狀、納米纖維狀等。與片狀或多孔材料相比，納米纖維狀支架具有與細胞外基質更接近的結構和功能，更有利于促進細胞的吸附、轉移、增殖和分化。絲素蛋白(SF)具有優良的生物相容性、可降解性、可改良性和機械拉伸性能等。絲素蛋白中含有羥基、氨基、羧基等活性基團，可以與其他高分子聚合物通過氫鍵、靜電作用、螯合效應等相結合，形成性能優越的復合生物支架材料。海藻酸鈉(SA)是一種廣為存在的生物高分子材料，易形成凝膠，并具有良好的生物相容性和可降解性，是很好的組織工程支架材料。此外，海藻酸鈉含有游離的羧基和羥基，性質活潑，容易與其他高分子物質相結合，形成良好的復合材料。將絲素與海藻酸鈉復合，可獲得綜合性能更優的支架材料。雖有采用冷凍法制備絲素/海藻酸鈉多孔支架(Kwang-Gill Lee等，Journal of Applied PolymerScience 2004)等報導，但這些支架在內部結構和性能上存在不足。熱致相分離法是制備納米纖維的方法之一，本發明采用二氧六環作為高分子溶液的非溶劑，誘發絲素/海藻酸鈉溶液系統發生相分離，制備直徑為20-300nm并同時具有多孔結構的納米纖維支架。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架的制備方法，本發明的具體技術方案如下:一種絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟:(I)將脫膠后的纖維狀絲素溶解在濃度為9mol/L的LiBr溶液中，控制溫度37°C，時間6h，溶解后經過濾、透析、風干濃縮后獲得不同重量濃度的絲素蛋白溶液；(2)將500mg海藻酸鈉溶于IOOml去離子水中，60°C水浴中溶解lh，再磁力攪拌溶解Ih,制成0.5% (w/v)的海藻酸鈉溶液；(3)取一定量的絲素蛋白溶液，在60°C水浴中，加入一定量的海藻酸鈉溶液，攪拌均勻后，加入一定量的二氧六環/水混合溶液，充分攪拌至均相溶液；(4)將混合液迅速放入-80°c下陳化4h，使溶液發生相分離，取出后，室溫(25°C )下靜置30min，形成凝膠，然后浸入-20°C過量無水乙醇中24h，固定已形成的凝膠，并置換出二氧六環，傾去乙醇后，用去離子水置換48h，除去殘留的溶劑及乙醇，期間不斷換水；
(5)傾去去離子水，放入-60°c冷凍干燥器中干燥24h，制得不同絲素蛋白濃度的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料。作為進一步的改進，本發明所述的步驟(I)中當絲素蛋白溶液的重量濃度在3% 7%之間時，步驟(3)中絲素蛋白溶液與海藻酸鈉溶液的體積比為1:2。作為進一步的改進，本發明所述的步驟(I)中當絲素蛋白溶液的重量濃度為5%時，所述步驟(3)中絲素蛋白溶液與海藻酸鈉溶液的質量比為5:1 1:1。作為進一步的改進，本發明所述的步驟(3)中二氧六環/水溶劑體系中兩者體積比為9:1。作為進一步的改進，本發明所述的步驟(3)中絲素蛋白/海藻酸鈉混合溶液與二氧六環/水溶劑體系的體積比為3:1。本發明具有以下優點和效果:本發明所制備的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料，纖維直徑分布均勻，基本在IOOnm左右，支架材料連通性好，且具有較好的力學性能，符合組織工程對支架材料的要求。此外，本發明采用熱致相分離法制備絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料，制備工藝簡單，無需其他復雜設備，條件易控制，成本低廉，可進行規模化批量生產。


圖1為本發明實施例的絲素蛋白重量濃度為3%的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料的電鏡照片；圖2為本發明實施例的絲素蛋白重量濃度為5%的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料的電鏡照片；圖3為本發明實施例的絲素蛋白重量濃度為7%的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料的電鏡照片；圖4為本發明實施例的SF與SA質量比為3:1的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料的電鏡照片；圖5為本發明實施例的SF與SA質量比為1:1的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料的電鏡照片。
具體實施例方式下面結合實例來說明本發明的技術方案:實施例1:(I)取5ml3%絲素蛋白溶液，在60°C水浴中，加入IOml0.5%的海藻酸鈉溶液，用玻璃棒攪拌均勻。(2)向混合溶液中加入5ml的二氧六環/水混合液，用玻璃棒充分攪拌均勻。(3)將步驟(2)所得的混合溶液迅速移入_80°C冰箱中陳化4h，使溶液發生相分離。取出后于室溫(25°C)下靜置30min，形成凝膠。(4)將凝膠浸入_20°C過量無水乙醇中24h。(5)傾去無水乙醇，4°C下用去離子水置換48h，期間不斷換水。(6)傾去去離子水，放入_60°C冷凍干燥器中干燥24h，制得絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料SF/SA(圖1)，其納米纖維直徑為20 300nm。實施例2:(I)取5ml5%的絲素蛋白溶液，在60°C水浴中，加入IOml0.5%的海藻酸鈉溶液，用玻璃棒攪拌均勻。(2)向混合溶液中加入5ml的二氧六環/水混合液，用玻璃棒充分攪拌均勻。(3)將步驟(2)所得的混合溶液迅速移入_80°C冰箱中陳化4h，使溶液發生相分離。取出后于室溫(25°C)下靜置30min，形成凝膠。(4)將凝膠浸入_20°C過量無水乙醇中24h。(5)傾去無水乙醇，4°C下用去離子水置換48h，期間不斷換水。(6)傾去去離子水，放入-60°C冷凍干燥器中干燥24h，制得絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料SF/SA(圖2)，其納米纖維直徑為40 200nm。實施例3:(I)取5ml7%的絲素蛋白溶液，在60°C水浴中，加入IOml0.5%的海藻酸鈉溶液，用玻璃棒攪拌均勻。(2)向混合溶液中加入5ml 二氧六環/水混合液，用玻璃棒充分攪拌均勻。(3)將步驟(2)所得的混合溶液迅速移入_80°C冰箱中陳化4h，使溶液發生相分離。取出后于室溫(25°C)下靜置30min，形成凝膠。(4)將凝膠浸 入_20°C過量無水乙醇中24h。(5)傾去無水乙醇，4°C下用去離子水置換48h，期間不斷換水。(6)傾去去離子水，放入-60°C冷凍干燥器中干燥24h，制得絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料SF/SA(圖3)，其納米纖維直徑為30 300nm。實施例4(I)取5ml5%的絲素蛋白溶液，在60°C水浴中，加入16ml0.5%的海藻酸鈉溶液，用玻璃棒攪拌均勻。(2)向混合溶液中加入7ml 二氧六環/水混合液，用玻璃棒充分攪拌均勻。(3)將步驟(2)所得的混合溶液迅速移入_80°C冰箱中陳化4h，使溶液發生相分離。取出后于室溫(25°C)下靜置30min，形成凝膠。(4)將凝膠浸入_20°C過量無水乙醇中24h。(5)傾去無水乙醇，4°C下用去離子水置換48h，期間不斷換水。(6)傾去去離子水，放入-60°C冷凍干燥器中干燥24h，制得絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料SF/SA(圖4)，其納米纖維直徑為40 200nm。實施例5(I)取5ml5%的絲素蛋白溶液，在60°C水浴中，加入50ml0.5%的海藻酸鈉溶液，用玻璃棒攪拌均勻。(2)向混合溶液中加入18ml 二氧六環/水混合液，用玻璃棒充分攪拌均勻。(3)將步驟(2)所得的混合溶液迅速移入_80°C冰箱中陳化4h，使溶液發生相分離。取出后于室溫(25°C)下靜置30min，形成凝膠。(4)將凝膠浸入_20°C過量無水乙醇中24h。(5)傾去無水乙醇，4°C下用去離子水置換48h，期間不斷換水。
(6)傾去去離子水，放入_60°C冷凍干燥器中干燥24h，制得絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料SF/SA(圖5)，其納米纖維直徑為40 300nm。最后還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的具體實施例。顯然本發明不限于以上實施例子，還可以制備出各種不同濃度、不同比例、不同組分等的復合納米纖維支架材料。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發 明的保護范圍。
權利要求
1.一種絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括以下步驟: (1)將脫膠后的纖維狀絲素溶解在濃度為9mol/L的LiBr溶液中，控制溫度37°C，時間6h，溶解后經過濾、透析、風干濃縮后獲得不同重量濃度的絲素蛋白溶液； (2)將500mg海藻酸鈉溶于IOOml去離子水中，60°C水浴中溶解lh，再磁力攪拌溶解lh，制成0.5% (w/v)的海藻酸鈉溶液； (3)取一定量的絲素蛋白溶液，在60°C水浴中，加入一定量的海藻酸鈉溶液，攪拌均勻后,加入一定量的二氧六環/水混合溶液,充分攪拌至均相溶液； (4)將混合液迅速放入-80°C下陳化4h，使溶液發生相分離，取出后，室溫(25°C)下靜置30min，形成凝膠，然后浸入-20°C過量無水乙醇中24h，固定已形成的凝膠，并置換出二氧六環，傾去乙醇后，用去離子水置換48h，除去殘留的溶劑及乙醇，期間不斷換水； (5)傾去去離子水，放入_60°C冷凍干燥器中干燥24h，制得不同絲素蛋白濃度的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料。
2.根據權利要求1所述的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架的制備方法，其特征在于，所述的步驟(I)中當絲素蛋白溶液的重量濃度在3% 7%之間時，所述步驟(3)中絲素蛋白溶液與海藻酸鈉溶液的體積比為1:2。
3.根據權利要求1或2所述的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架的制備方法，其特征在于，所述的步驟(I)中當絲素蛋白溶液的重量濃度為5%時，所述步驟(3)中絲素蛋白溶液與海藻酸鈉溶液的質量比為5:1 1:1。
4.根據權利要求3所述的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架的制備方法，其特征在于，所述的步驟(3)中二氧六環/水溶劑體系中兩者體積比為9:1。
5.根據權利要求4所述的絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架的制備方法，其特征在于，所述的步驟(3)中絲素蛋白/海藻酸鈉混合溶液與二氧六環/水溶劑體系的體積比為3:1。
全文摘要
本發明涉及生物支架材料的制備及蠶絲蛋白的加工利用領域，特別涉及一種組織工程用絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料的制備方法。本發明的基本步驟是將脫膠后的纖維狀絲素溶解在濃度為9mol/L的LiBr溶液中，控制溫度37℃，時間6h，溶解后經過濾、透析、風干濃縮后獲得不同重量濃度的絲素蛋白溶液，將500mg海藻酸鈉溶于100ml去離子水中，60℃水浴中溶解1h，再磁力攪拌溶解1h，制成0.5%(w/v)的海藻酸鈉溶液等，本發明采用熱致相分離法制備絲素/海藻酸鈉復合納米纖維支架材料，制備工藝簡單，無需其他復雜設備，條件易控制，成本低廉，可進行規模化批量生產。
文檔編號A61L27/26GK103225126SQ20131018046
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月14日 優先權日2013年5月14日
發明者朱良均, 劉小甜, 楊明英, 張海萍 申請人:浙江大學