一種絲蛋白海綿及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種絲蛋白海綿，其具有貫通的多孔結構，孔徑為100～500μm；孔壁由納米纖維組成，所述納米纖維的直徑為10～50nm。本申請還提供了所述絲蛋白海綿的制備方法，包括以下步驟：A)將絲蛋白溶液進行濃縮，得到絲蛋白納米顆粒溶液；B)調整所述絲蛋白納米顆粒溶液的pH值和濃度，得到絲蛋白納米纖維溶液；C)將所述絲蛋白納米纖維溶液進行鹽析，得到絲蛋白海綿。同原有鹽析法制備的絲蛋白海綿不同，該種海綿材料不僅具有貫通孔結構，同時還具有仿細胞外基質的納米纖維結構，從而使得材料具有更好的生物相容性。通過對絲蛋白在溶液中的結構控制，結合傳統鹽析法，實現了絲蛋白多孔海綿材料性能的優化和提高。

Silk protein sponge and preparation method thereof

The invention provides a silk protein sponge, which has a through porous structure with an aperture of 100~500 mu m; the pore wall is composed of nano fibers, and the diameter of the nanofibers is 10 to 50nm. The invention also provides a preparation method of the silk fibroin sponge, which comprises the following steps: A) the silk fibroin solution was concentrated by silk fibroin nanoparticles solution; B) adjusting the silk protein nanoparticles solution pH and the concentration of silk fibroin nanofibers obtained solution; C) the wire nano fiber protein solution for salting out, silk protein sponge. With the original salting out preparation of silk protein sponge, the sponge material has a through hole structure, nano fiber structure also has the imitation of the extracellular matrix, so that the material has better biocompatibility of. By controlling the structure of silk protein in solution, and combining the traditional salting out method, the performance of silk protein porous sponge material was optimized and improved.

【技術實現步驟摘要】
一種絲蛋白海綿及其制備方法
本專利技術涉及生物材料
，尤其涉及一種絲蛋白海綿及其制備方法。
技術介紹
絲蛋白優異的生物相容性，力學性能，可降解性，易于成形以及能夠在水溶液中進行處理等優點，引發了研究者的廣泛興趣，并逐漸嘗試將其應用于血管、神經、皮膚、骨等多種組織修復以及藥物控釋領域。在不同形態的絲蛋白生物材料中，具有多孔結構的海綿材料在組織修復領域具有極大的應用潛力，成為絲蛋白生物材料研究的重要方向。研究者開發了多種制備絲蛋白海綿的方法，主要包括鹽析法和冷凍干燥法；冷凍干燥法所制備的絲蛋白，盡管一般為非晶結構，但其會在水中溶解，導致其無法應用，只能通過醇處理、真空水處理來誘導形成beta-sheet，最終獲得不溶于水的海綿材料。因此，盡管有多種方法如添加高結晶絲蛋白誘導、利用酸來抑制結晶等降低海綿的結晶度，在保持海綿在水中穩定性的基礎上來降低海綿的硬度，但絲蛋白多孔海綿水不溶性，力學性能以及晶體結構之間的內在矛盾仍然缺乏解決的方法。鹽析法是最早開發的制備絲蛋白多孔海綿的傳統方式，所制備絲蛋白具有較好的力學性能和相互貫通的孔結構，同時也具有良好的組織和生物相容性。然而，隨著對生物材料要求的不斷提高，人們希望材料不僅具有貫通孔結構，同時還應該具有仿細胞外基質的納米纖維結構，從而更好的促進細胞生長和組織修復，但傳統鹽析法難以對絲蛋白的納米結構進行調控，使其難以滿足目前生物材料發展的需求。近年來，多個研究組發現絲蛋白在水溶液中能夠具有不同的納米結構，且納米結構可以通過調控其組裝過程進行一定的控制。但絲蛋白在水中轉變成納米纖維的同時，也會形成beta-sheet，導致絲蛋白凝膠化，從而無法使用鹽析法制備多孔支架材料。白樹猛等的文獻表明通過一定的控制，可以在絲蛋白溶液態下獲得納米纖維，但此納米纖維不穩定，同樣無法應用于鹽析法制備多孔海綿材料。如何提高非晶納米纖維的穩定性是以此為原料，通過鹽析法制備具有納米纖維-微孔復合結構的絲蛋白海綿的關鍵。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題在于提供一種多孔絲蛋白海綿及其制備方法，本申請制備的多孔絲蛋白海綿具有貫通的多孔結構與納米纖維結構，且在水中的穩定性較好。有鑒于此，本申請提供了一種絲蛋白海綿，所述絲蛋白海綿具有貫通的多孔結構，孔徑為100～500μm；孔壁由納米纖維組成，所述納米纖維的直徑為10～50nm。本申請還提供了上述方案所述的絲蛋白海綿的制備方法，包括以下步驟：A)，將絲蛋白溶液進行濃縮，得到絲蛋白納米顆粒溶液；B)，調整所述絲蛋白納米顆粒溶液的pH值和濃度，得到絲蛋白納米纖維溶液；C)，將所述絲蛋白納米纖維溶液進行鹽析，得到絲蛋白海綿。優選的，步驟A)中，所述絲蛋白溶液的濃度為2～7wt％；所述絲蛋白納米顆粒溶液的濃度為12～25wt％。優選的，步驟A)中，所述濃縮的溫度為25～70℃，所述濃縮的時間為8～48h。優選的，步驟B)中，所述pH值為2～5，調整所述絲蛋白納米顆粒溶液的濃度值4～10wt％。優選的，調整所述絲蛋白納米顆粒溶液的pH值與濃度的溶液為酸的水溶液，所述酸為鹽酸、甲酸或乙酸。優選的，所述鹽析的過程具體為：將所述絲蛋白納米纖維溶液與氯化鈉顆粒混合，靜置培育，將得到的復合物浸泡于純水中。優選的，所述氯化鈉顆粒的粒徑為200～900μm；以所述絲蛋白納米纖維溶液為基，所述氯化鈉顆粒的質量為1～4g/ml。優選的，所述靜置培育的時間為24h，所述浸泡于純水中的時間為12～72h。優選的，所述鹽析后還包括：將鹽析后的濕態的絲蛋白海綿進行常溫干燥。本申請提供了一種多孔絲蛋白海綿，其具有貫通的多孔結構，孔徑為100～500μm；孔壁由納米纖維組成，納米纖維的直徑為10～50nm；由此本申請提供的絲蛋白海綿同時具有貫通的多孔結構與仿細胞外基質的納米纖維結構。為了得到上述多孔絲蛋白海綿，本申請還提供了所述絲蛋白海綿的制備方法，即通過將絲蛋白水溶液濃縮處理組裝成絲蛋白納米顆粒，隨后調控其pH值，誘導納米顆粒轉變成納米纖維溶液，最后鹽析法誘導絲蛋白納米纖維轉化成beta-sheet結構，獲得具有納米纖維-微孔復合結構的多孔海綿。本申請是將絲蛋白的可控組裝融入到鹽析法制備多孔絲蛋白海綿的過程，其使得絲蛋白在鹽析法作用前轉變成了納米纖維，并具有了更強的相互作用，結合鹽析法誘導絲蛋白結晶的特點，使得多孔絲蛋白海綿不僅具有納米纖維-多孔復合結構，同時還具有穩定性。進一步的，在制備絲蛋白海綿的過程中，絲蛋白的初始濃度、濃縮溫度、濃縮時間與pH值調整之間具有相互關聯的協同作用，只有根據絲蛋白在每個過程中的客觀狀態進行動態調整，才能獲得上述結構的絲蛋白海綿。附圖說明圖1為本專利技術實施例1制備絲蛋白海綿的過程中濃縮后的溶液中絲蛋白的納米結構圖；圖2為本專利技術實施例1制備絲蛋白海綿的過程中pH值調整后的溶液中絲蛋白的納米結構圖；圖3為本專利技術實施例1制備的絲蛋白海綿的孔結構圖；圖4為本專利技術實施例1制備的絲蛋白海綿孔壁的微觀結構圖；圖5為本專利技術實施例1制備的絲蛋白海綿的XRD圖；圖6為本專利技術對比例1制備的絲蛋白海綿的微觀結構圖。具體實施方式為了進一步理解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本專利技術的特征和優點，而不是對本專利技術權利要求的限制。申請人通過研究表明：絲蛋白在酸性環境下能夠抑制其構象向beta-sheet轉化，綜合目前研究的進展，申請人認為通過上述多個因素的協同調控，可以獲得具有一定穩定性，適用于鹽析法的絲蛋白納米纖維溶液，從而實現利用傳統鹽析法制備具有納米纖維-微孔復合結構的多孔海綿的突破。由此本申請提供了一種絲蛋白海綿與絲蛋白海綿的制備方法。本專利技術提供了一種絲蛋白海綿，其具有貫通的多孔結構，孔徑為100～500μm；孔壁由納米纖維組成，所述納米纖維的直徑為10～50nm。本申請提供的絲蛋白海綿不僅具有貫通的多孔結構，還具有仿細胞外基質的納米纖維結構，從而使絲蛋白海綿具有較好的生物相容性；所述絲蛋白海綿主要為beta-sheet結構；其孔徑的尺寸為100～500μm，孔壁由納米纖維組成，直徑為10～50nm，在制備條件改變的情況下，所述絲蛋白海綿的上述尺寸將發生改變。由此，本申請還提供了所述絲蛋白海綿的制備方法，包括以下步驟：A)，將絲蛋白溶液進行濃縮，得到絲蛋白納米顆粒溶液；B)，調整所述絲蛋白納米顆粒溶液的pH值和濃度，得到絲蛋白納米纖維溶液；C)，將所述絲蛋白納米纖維溶液進行鹽析，得到絲蛋白海綿。本申請是將絲蛋白的可控組裝融入到鹽析法制備多孔海綿的過程，使得絲蛋白在鹽析法作用前轉變成了納米纖維，并具有了更強的相互作用，再結合鹽析法誘導絲蛋白結晶的特點，使得多孔海綿不僅具有納米纖維-多孔復合結構，同時還具有穩定性。按照本專利技術，首先將絲蛋白溶液進行濃縮，得到絲蛋白納米顆粒溶液。此過程是將絲蛋白溶液中的絲蛋白轉變為絲蛋白顆粒，同時在顆粒內部形成納米纖維。在該步驟中，絲蛋白溶液的初始濃度、濃縮溫度和時間對獲得的絲蛋白納米顆粒的穩定性以及二級構象組成具有關鍵作用；在上述因素影響下，不僅絲蛋白具有合適的二級結構，同時還在形成的絲蛋白顆粒內部形成了納米纖維，因此才可能在后續調整pH值作用下顆粒破裂轉變成納米纖維，并具有合適的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種絲蛋白海綿，其特征在于，所述絲蛋白海綿具有貫通的多孔結構，孔徑為100～500μm；孔壁由納米纖維組成，所述納米纖維的直徑為10～50nm。

【技術特征摘要】
1.一種絲蛋白海綿，其特征在于，所述絲蛋白海綿具有貫通的多孔結構，孔徑為100～500μm；孔壁由納米纖維組成，所述納米纖維的直徑為10～50nm。2.權利要求1所述的絲蛋白海綿的制備方法，包括以下步驟：A)，將絲蛋白溶液進行濃縮，得到絲蛋白納米顆粒溶液；B)，調整所述絲蛋白納米顆粒溶液的pH值和濃度，得到絲蛋白納米纖維溶液；C)，將所述絲蛋白納米纖維溶液進行鹽析，得到絲蛋白海綿。3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟A)中，所述絲蛋白溶液的濃度為2～7wt％；所述絲蛋白納米顆粒溶液的濃度為12～25wt％。4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟A)中，所述濃縮的溫度為25～70℃，所述濃縮的時間為8～48h。5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟B)中，所述pH值為2～...

【專利技術屬性】
技術研發人員：祝文莉，呂強，
申請(專利權)人：絲納特蘇州生物科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32