[发明专利]丝胶蛋白水凝胶的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用复合材料领域，具体地指一种丝胶蛋白水凝胶的制备方法及其应用。该水凝胶具有生物活性和多功能性，可作为生长因子，药物以及细胞的载体，可应用于多种软组织损伤的修复和疾病的治疗，包括但不限于皮肤损伤，肌肉损伤，血管损伤，神经损伤，心肌损伤等。 

背景技术

水凝胶是一种能够在水中溶胀、保持大量水分的三维网状聚合物。水凝胶作为一类重要的生物材料具有可膨胀和保持大量水分的特性，已被广泛地应用于生物医药和组织工程领域。其中一类水凝胶由天然生物材料（如胶原、海藻酸盐和壳聚糖等）制备，这类水凝胶因为拥有与机体高度相似的理化特性和优越的生物学性能而备受青睐。近年来利用天然生物材料研发新型水凝胶是组织工程领域的重要课题和热点问题。 

丝胶蛋白（Silk Sericin）是包裹在丝素纤维表层的一种天然大分子粘性蛋白，约占蚕茧含量的20～30%，由分子量为24～400kDa的多肽组成，其分子由丝氨酸、天门冬氨酸和甘氨酸等18种氨基酸组成。长期以来由于人们对丝胶蛋白认识的不足和研究的局限性，导致丝胶在缫丝工业中被当作废物处理，浪费了大量宝贵的天然资源。近年来人们发现丝胶蛋白具有保湿、抗菌、抗氧化、抗凝血以及促进细胞粘附和增殖等生物特性。不仅如此，丝胶具有亲水性和可降解性，是理想的生物医用材料。已有的报道显示丝胶常用于与其他材料（如弹性蛋白，聚乙烯醇等）共聚或简单交联，混合制作生物支架以获得性能优良的生物材料。而单纯用丝胶蛋白制作的生物材料仍仅限于性质脆弱的二维丝胶蛋白膜，真正意义上的三维纯丝胶蛋白水凝胶依然难以实现。主要原因在于传统丝胶蛋白分离方法（如高温法，碱法）易导致丝胶蛋白降解，而降解的丝胶蛋白分子量较小，物理性质脆弱，水溶性高，难以制作（包括交联）成水凝胶。大大制约了丝胶蛋白在组织工程中的应用。因此研发具有高生物相容性，优良力学性能和高稳定性的纯丝胶蛋白水凝胶，充分发挥丝胶蛋白在组织工程学中的应用，具有重要的社会意义和广阔的应用前景。所以能否成功制备具有三维结构的纯丝胶水凝胶并将其应用于生物医学领域是十分值得研究的重要课题。 

本发明以家蚕丝素缺失型突变品种蚕茧采用溴化锂提取法成功提取纯丝胶蛋白，并首次利用化学共价键交联的方式，成功地制备了具有荧光特性，可注射的纯丝胶蛋白水凝胶。该丝胶蛋白水凝胶具有良好的生物相容性，细胞粘附性和优异的机械性能。该丝胶蛋白水凝胶自身的荧光特性，可用于体内实时跟踪和成像。 

该三维纯丝胶蛋白水凝胶具有生物活性和多功能性，可作为生长因子，药物以及细胞的载体，可应用于多种软组织损伤的修复和疾病的治疗，包括但不限于皮肤损伤，肌肉损伤，血管损伤，神经损伤，心肌损伤等。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种丝胶蛋白水凝胶的制备方法及其应用。本发明以家蚕丝素缺失型突变品种蚕茧（购于中国农业科学院蚕业研究所，该类品种资源保存于中国农业科学院蚕业研究所国家蚕资源保存中心）作为原材料，经过提取纯化得到丝胶蛋白水溶液，使用化学交联剂（醛类、京尼平）交联，制备具有细胞相容性和细胞粘附性，高交联率，凝胶快速，机械性能好，性质稳定且具有荧光特性的水凝胶。该材料是一种新型生物材料，可作为生长因子，药物以及细胞的载体，能够应用于多种软组织损伤的修复和疾病的治疗，包括但不限于皮肤损伤，肌肉损伤，血管损伤，神经损伤，心肌损伤等。 

为解决上述技术问题，本发明提供的一种丝胶蛋白水凝胶的制备方法，包括以下步骤： 

1）称取家蚕丝素缺失型突变品种蚕茧，经过LiBr或LiCl水溶液提取，透析纯化得到非降解性的质量百分浓度为0.1～4％的丝胶蛋白水溶液； 

2）将步骤1）中得到的丝胶蛋白水溶液浓缩成为质量百分浓度为1.5～10.0％的溶液，向浓缩后的丝胶蛋白水溶液中加入交联剂（每1mL丝胶蛋白水溶液加入2～100μL的交联剂），充分混匀后置于4～45℃下反应5秒～36小时，得到水凝胶。 

进一步地，所述交联剂为戊二醛、丙二醛或京尼平中的任意一种。 

再进一步地，所述交联剂的质量百分浓度为0.1～25%。 

再进一步地，所述步骤1）中，丝胶蛋白水溶液的制备方法，包括以下步骤： 

1）称取家蚕丝素缺失型突变品种蚕茧，并将其剪成碎片，用水清洗，去除水份，备用； 

2）将步骤1）的蚕茧碎片浸泡于浓度为6～8mol/L的LiBr或LiCl水溶液中（每克蚕茧碎片加入20～100mL6～8mol/L的LiBr或LiCl水溶液），置 于25～50℃，5～24小时；