[发明专利]快速凝胶的丝素蛋白基强力水凝胶的制备方法

说明书

本发明提供了一种快速凝胶的丝素蛋白基强力水凝胶的制备方法，通过将脱胶处理后的蚕丝用去离子水清洗干净，经烘干处理后溶解并进行透析处理，制得丝素蛋白溶液；接着，向上述丝素蛋白溶液中加入交联剂进行化学交联后，与明胶溶液混合均匀，再在低温条件下静置一定时间，即可制得丝素蛋白/明胶水凝胶。通过化学交联与物理交联的联合使用，实现了丝素蛋白与明胶之间的高效结合，实现了高性能与可控性的一体化；通过利用盐溶液对丝素蛋白和明胶的分子结构诱导，提升了水凝胶的机械性能。应用上述制备方法制得的水凝胶，具有均匀的三维孔状结构、弹性高、机械性能强、生物相容性好以及可生物降解的优点。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，尤其涉及一种快速凝胶的丝素蛋白基强力水凝胶的制备方法。

背景技术

凝胶是一种介于固体和液体间的形态，根据分散质点的性质及形成凝胶结构时质点间连接的特点，凝胶可分为弹性凝胶和非弹性凝胶。水凝胶是一种由高分子化合物溶液形成的弹性凝胶，它是以水为分散介质，能够吸收并保有大量水且具有交联网络结构，由亲水性的高分子化合物通过离子键、共价键、氢键等交联而成，并具有高分子电解质特性和三维结构。水凝胶有较高的含水量和较多的内部空隙结构，其相互联通的多孔结构为水、养分和药物等的运输提供了通道，为细胞的迁移和增殖提供了一个良好的环境，被认为是用于细胞和生物活性分子包封和传递的良好材料，可用于组织工程和细胞治疗等。

丝素蛋白是一种从蚕丝中所提取的天然高分子蛋白，其内部结构分为结晶区和非结晶区。反平行的β-折叠结构组成结晶区，无规则卷曲的结构则属于非结晶区，结晶区一般相对均匀的分散在非结晶区内，无定型区和微晶区中的分子链，顺着丝纤维长轴的方向有序排列，基于结晶区、非结晶区的交错存在和大分子的取向排列，蚕丝纤维拥有着良好的力学性能和柔和的光泽。而丝素蛋白的理化特性，则由氨基酸的排列次序影响分子构象从而决定其理化特性。丝素蛋白拥有着良好的物理机械性能、可调节的生物降解性以及优异的生物相容性。目前，丝素蛋白被广泛应用于组织工程、再生医学等领域。现有技术中，通过物理交联所制备出的丝素蛋白水凝胶凝胶慢，结构稳定性差，机械性能差；通过化学交联的方法所制备出的丝素蛋白水凝胶弹性较差，以上不足限制了丝素蛋白水凝胶在再生医学、组织工程等领域的应用。因此，寻找一种制备兼具优异机械性能和生物相容性的丝素水凝胶的方法，具有非常重要的意义。

中国专利申请号200910025440.1，公开日期为2012年07月25日，名称为“一种丝素蛋白水凝胶的制备方法”的专利中公开了一种丝素蛋白水凝胶的制备方法。上述方法中，将家蚕丝经脱胶、溶解、透析处理后得到质量浓度为1～30％的丝素蛋白溶液；接着，在37℃条件下进行超声波振荡处理，得到丝素蛋白水凝胶；最后，将处理过的丝素蛋白溶液倒入模具中，室温放置5分钟后得到丝素蛋白溶液。上述技术方案中，采用超声波振荡的方法制备丝素蛋白水凝胶，丝素蛋白分子在超声波的作用下发生物理交联，丝素蛋白形成β-折叠结晶结构，但所形成的丝素蛋白水凝胶的非常硬脆，强力和柔韧性不能满足后续高强高韧丝素材料的应用需求。

中国专利申请号201810662604.0，公开日期为2020年06月02日，名称为“双网络交联纤维素/丝素蛋白高强度水凝胶及其制备与应用”的专利中公开了双网络交联纤维素/丝素蛋白高强度水凝胶及其制备与应用。上述技术方案中，先将纤维素溶液、丝素蛋白溶液、环氧氯丙烷混合均匀，搅拌条件下使之交联得到交联溶液；将交联溶液离心脱气泡后倒入模具中，反应固化后得到低密度化学交联纤维素/丝素蛋白水凝胶；将得到的纤维素/丝素蛋白水凝胶放置于二氧化碳培养箱中进行气氛物理交联；用流水冲洗，即可得到双网络交联纤维素/丝素蛋白高强度水凝胶。上述技术方案虽可制得高强度水凝胶，但在制备过程中需使用碱溶液及有毒的有机溶液，制备过程复杂，且凝胶所需时间长。

有鉴于此，有必要设计一种改进的快速凝胶的丝素蛋白基强力水凝胶的制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备简单方便、凝胶速度快、机械性能强、弹性高的快速凝胶的丝素蛋白基强力水凝胶的制备方法。