[发明专利]丝胶蛋白和蔗渣木聚糖仿生复合水凝胶及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种丝胶蛋白和蔗渣木聚糖仿生复合水凝胶及其制备和应用，其是通过以下方法获得：将丝胶蛋白均匀溶解在水中，并在高温下变性处理，得到变性丝胶蛋白水溶液；将化学修饰的蔗渣木聚糖溶解在去离子水中得到蔗渣木聚糖水溶液，然后与变性丝胶蛋白水溶液均匀混合，再加入EDC和NHS反应；继续加入谷氨酰胺转氨酶进行反应，即得。本发明采用低分子量丝胶蛋白和蔗渣木聚糖为原料，突破了现有低分子量丝胶蛋白无法形成水凝胶的限制，利用木聚糖与蛋白之间的反应以及蛋白分子内和分子间的共价交联，实现丝胶蛋白和蔗渣木聚糖复合水凝胶的制备；且制备过程绿色可控，获得的水凝胶具有特殊结构，能够用于细胞三维培养和增殖。

技术领域

本发明属于生物医用水凝胶材料领域，涉及一种丝胶蛋白和蔗渣木聚糖复合水凝胶及其制备和应用。

背景技术

水凝胶是一种能够在水中溶胀、保持大量水分而又不溶解于水的三维网状聚合物，其在性质上类似于细胞外基质，因此在组织工程和再生医学方面应用广泛。作为构成和维持生命体最基本的两种物质，糖和蛋白质在生物医用材料领域展示出极大的应用前景。将糖和蛋白质制备成水凝胶材料具有重要的产品价值。

中国发明专利CN201210137940.6公开了一种生物大分子水凝胶的制备方法，该水凝胶包括：蛋白或多肽或含有氨基酸残基的分子通过酶催化交联而成的蛋白或多肽生物大分子网络，多糖大分子通过二价离子交联而成的多糖生物大分子网络；上述两个网络之间相互贯穿，没有化学键结合，其中蛋白或多肽生物大分子含量为水凝胶干重总质量的1％～99％，多糖大分子构成的大分子网络含量为水凝胶干重总质量的1％～99％。同样，中国发明专利CN201410259494.5又公开了一种生物大分子互穿网络水凝胶及其制备方法，是两种酶催化交联形成的互穿网络水凝胶，一个是引入酚羟基的多糖大分子通过氧化酶和过氧化氢催化酚羟基氧化交联形成多糖大分子网络，另一个是蛋白质或含有氨基酸残基的多肽通过转移酶催化肽键交联形成蛋白质或多肽大分子网络。

中国发明专利CN202110004280.3公开了一种胶原蛋白肽复合水凝胶及其制备方法，所述组合物是由以下重量份配比的原料制备而成：丝素蛋白肽20份～30份、酪蛋白水解肽18份～25份、丝胶蛋白15份～20份、多糖原材料5份～9份、生物催化剂1份～3份、防过敏添加剂0.8份～1.5份和酸碱度中和剂0.3份～0.8份。采用丝素蛋白肽、酪蛋白水解肽和丝胶蛋白作为复合水凝胶基础原材料并在原材料内添加有多糖原材料和生物催化剂，可以通过多糖原材料提高水凝胶的美白、保湿、抗氧化的效果并通过生物催化剂将药物成分充分的提取出，然后在水凝胶内添加有防过敏添加剂，并以白芷粉末、薄荷粉末、金银花粉末和甘草粉末多种抗过敏成分作为组成部分，可以有效的降低复合水凝胶对皮肤的刺激。

以上专利公开了利用酶来制备水溶性多糖和蛋白质复合水凝胶的启示，现有技术中使用的多糖均为分子量比较高且水溶性好的多糖制备，例如壳聚糖等。同样的，现有丝胶蛋白水凝胶必须采用较高分子量的丝胶蛋白，若分子量低则无法形成水凝胶。

蔗渣木聚糖是从甘蔗制糖后产生的甘蔗废渣中提取的低聚木糖，是甘蔗加工副产物，产量大。但是蔗渣木聚糖相比与常规多糖存在分子量较低，且侧链较少导致分子水溶性较弱的问题，这使得蔗渣木聚糖无法在水中形成粘度，从而无法形成水凝胶。如何克服蔗渣木聚糖自身性质缺陷，发展新用途是蔗渣木聚糖面临的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种丝胶蛋白和蔗渣木聚糖仿生复合水凝胶及其制备和应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一个方面提供了一种丝胶蛋白和蔗渣木聚糖仿生复合水凝胶的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将分子量为50kDa以下的丝胶蛋白均匀溶解在水中，获得丝胶蛋白水溶液，并在80～150℃下高温变性处理，得到变性丝胶蛋白水溶液；