[发明专利]再生柞蚕丝素蛋白溶液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种再生柞蚕丝素蛋白溶液及其制备方法，该溶液为纯柞蚕丝素蛋白组成，丝素蛋白主要为纳米纤维结构，其直径在50nm以下，长度在100～500nm之间。该溶液制备方法直接以天然柞蚕丝为原料，经过有机溶剂溶解、去离子水透析处理后得到。本发明制备方法以有机溶剂直接溶解，避免高浓度中性盐高温溶解的强降解问题，工艺简单，并且由此得到的溶液无试剂残留，同时含有纳米仿生结构，具有优异的生物安全性。

技术领域

本发明涉及一种天然高分子溶液及其制备方法，具体涉及一种再生柞蚕丝素蛋白溶液及其制备方法。

背景技术

生物医用材料是当前生命科学和材料科学共同的前沿研究热点之一。目前已经开发应用于组织工程等生物医学领域的可降解高分子材料很多，但这些材料的原创性研究工作大多属于国外并在我国申请了多项专利。因此积极寻找合适的原料，研制具有我国自主知识产权的生物材料，对于减小我国组织工程支架等生物材料对国外的依赖性，培育新的高新技术产业和实现国民经济的可持续发展具有重要意义。柞蚕丝（Tussah silk；Antheraea pernyi）是以柞蚕茧为原料缫制而成的天然蚕丝纤维，是我国的宝贵资源。我国年产柞蚕茧3～4 万吨，占世界柞蚕茧总产量的90 %以上，这是世界稀有我国特有的宝贵资源，但目前柞蚕丝主要用作普通的纺织原料，所体现出的经济价值十分有限。除作低价值纺织原料以外，将柞蚕丝用作生物医学材料的需求越来越强烈，比如用作酶固定载体、细胞培养基质、伤口敷料、人工皮肤、组织工程支架等。

从六十年代至今，国内外学者对柞蚕丝素蛋白的氨基酸组成、分子结构、物理性能等进行了较多的研究。与家蚕丝相比，柞蚕丝具有更强的吸湿性、耐热性、耐酸碱性，其氨基酸组成也有所不同：柞蚕丝素蛋白主要氨基酸含量顺序为丙氨酸（Ala）＞甘氨酸（Gly）＞丝氨酸（Ser）＞酪氨酸（Tyr），且含有丰富的天冬氨酸（Asp）和精氨酸（Arg），因此含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD) 三肽序列。RGD 序列作为细胞膜整合素受体与细胞外配体相结合的识别位点，介导细胞与细胞外基质及细胞之间的相互作用，能够促进细胞对支架的黏附。这些优异的特性赋予柞蚕丝素蛋白在组织工程支架等生物材料领域得天独厚的优势和广泛的应用前景。

天然柞蚕丝因为形态单一（纤维状）和结晶度较高难降解而限制了其应用。已知有很多盐溶液可以溶解天然桑蚕丝，如氯化钙（CaCl₂）、氯化镁(MgCl₂)、溴化锂(LiBr)等，从而可以轻易制得桑蚕丝素蛋白（B丝素蛋白）溶液。然而由于极强的分子间作用，柞蚕丝比桑蚕丝更难溶解，一般溶解桑蚕丝的体系很难溶解柞蚕丝。强酸和强碱都会使柞蚕丝素蛋白发生剧烈水解，分子量大大降低，如经过盐酸、磷酸和硫酸溶解后的分子量大约在200-5000D，所以通常只是用强酸和强碱来制取丝素肽和丝素粉，极大限制其应用。

近年来出现的微波水解法制得的分子量在2000-3000D之间，该分子量的柞蚕丝素蛋白依然不能满足医用材料的要求，因此需要探索其他溶解方法来获得较大分子量的柞蚕丝素蛋白，从而能够满足对柞蚕丝素蛋白溶液再次成型加工及成品物理机械性能的要求。目前可以获得柞蚕丝素蛋白溶液的方法主要有两种：第一种方法是直接从成熟柞蚕后部丝腺中提取液态柞蚕丝素蛋白，该方法操作步骤简单，但仅适用于小量制备柞蚕丝素蛋白溶液及进行相关研究，无法工业化；另外一种方法是用中性盐溶解的方法获得再生柞蚕丝素蛋白溶液，目前可以溶解柞蚕丝的中性盐主要是硝酸钙和硫氰酸锂（LiSCN），虽然该方法可以提高柞蚕丝素蛋白溶液的获取量，但溶解效率低、工艺复杂，更重要的是会严重破坏柞蚕丝原有的多级结构，使得再生柞蚕丝素蛋白材料性能较差，难以满足应用要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种再生柞蚕丝素蛋白溶液及其制备方法，由该方法得到的柞蚕丝素蛋白保留其本身的原有多级原纤结构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种再生柞蚕丝素蛋白溶液的制备方法，包括如下步骤：