一种多层孔结构丝素蛋白膜及其制备方法与流程

本发明涉及一种多层孔结构丝素蛋白膜及其制备方法，属于丝素蛋白材料制备。

背景技术：

1、丝素蛋白作为天然生物蛋白，具有优异的生物相容性和良好的机械及物理性能，使得丝素材料可以被广泛应用于人造韧带、人造骨、人造血管等生物材料上面，并且可作为良好的药物缓释材料，酶固化材料。在组织工程中，其优异的促细胞生长性和低炎症反应性也使其具有广泛的应用前景。由于丝素蛋白在自然界以堆丝状态存在，但在实际应用中，则需要制备成二维薄膜或三维管材形态。

2、目前的纯丝素蛋白膜采用单一浓度，成型能力差，机械强度不满足实际使用，一般都是通过化学试剂进行改性交联，不仅引入有毒成分增加生物学相容性的风险并且其体内降解缓慢，本方法制备的多层膜具有浓度梯度，与组织接触位置浓度低、孔隙率大，降解速率快，可以与伤口愈合速率相匹配。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多层孔结构丝素蛋白膜及其制备方法，制备过程无毒无害，且制备的丝素蛋白膜具有良好的通透性，支持氧气、营养素运输，实现并维持细胞间的相互作用。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、一方面，一种多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法，通过冻干不同浓度聚乙烯醇溶液制得具有不同孔径的聚乙烯醇膜，将不同孔径的聚乙烯醇膜作为渗透层，阻隔不同浓度的丝素蛋白溶液，并控制丝素蛋白浓度、涂覆量、渗透时间，形成具有浓度梯度的多层孔隙结构丝素蛋白膜。

4、进一步的，所述制备方法包括以下步骤：

5、配制不同浓度的丝素蛋白溶液；

6、制备不同孔径的聚乙烯醇膜；

7、通过丝素蛋白溶液和聚乙烯醇膜制备多层复合膜：

8、去除多层复合膜中的聚乙烯醇膜，得到多层孔结构丝素蛋白膜。

9、进一步的，配制不同浓度的丝素蛋白溶液，包括：

10、a、将蚕丝浸于碳酸钠水溶液中，煮沸，取出蚕丝用纯水搓洗，烘干，得到脱胶丝；

11、b、在水浴条件下，将脱胶丝放于溴化锂溶液中进行溶解，搅拌，得到溶解液；

12、c、将溶解液经过纯化、膜过滤，得到丝素蛋白溶液；

13、d、测定丝素蛋白溶液浓度，根据测定浓度对丝素蛋白溶液进行加水稀释或烘干浓缩，得到不同浓度的丝素蛋白溶液。

14、进一步的，所述丝素蛋白溶液的质量浓度范围为1~20%，所述碳酸钠水溶液的质量浓度范围为0.05~5%，蚕丝与所述碳酸钠水溶液的比例为1g：30~100ml，步骤b中所述水浴温度范围为30~90℃，溴化锂溶液为9.3m，搅拌时间2~5h。

15、进一步的，制备聚乙烯醇膜，包括：

16、称取不同量的低皂化聚乙烯醇粉末与水混合，磁力搅拌，直至聚乙烯醇粉末完全溶解，得到不同浓度的聚乙烯醇水溶液；

17、将不同浓度的聚乙烯醇水溶液分别放入模具中，冻干，得到不同孔径的聚乙烯醇膜。

18、进一步的，所述聚稀乙醇水溶液的质量浓度范围为1~20%，在20~100℃下磁力搅拌1~2h，冻干温度范围为-80~-20℃，冻干时间范围为24~72h。

19、进一步的，通过丝素蛋白溶液和聚乙烯醇膜制备多层复合膜，包括：

20、在模具中加入浓度为a的丝素蛋白溶液，将孔径为a的聚乙烯醇膜覆盖于浓度为a的丝素蛋白溶液上，并在孔径为a的聚乙烯醇膜的上表面涂覆浓度为b的丝素蛋白溶液；

21、将孔径为b的聚乙烯醇膜覆盖于浓度为b的丝素蛋白溶液上，在孔径为b的聚乙烯醇膜的上表面涂覆浓度为c的丝素蛋白溶液；

22、重复操作，直至孔径为n的聚乙烯醇膜覆盖于最上方，并在其上方涂覆浓度为n的丝素蛋白溶液，制得初始多层复合膜；

23、将初始多层复合膜静置，静置后放入液氮中冷冻定型，再放于冻干机中冷冻干燥，得到多层复合膜；

24、其中，浓度 a、b、c、n的大小呈梯度增大，孔径a、b、n的大小呈梯度减小。

25、进一步的，步骤s3中静置温度范围为-5~60℃，静置时间范围为1~72h，液氮中存放时间范围为0.1~24h，冻干机中冷冻干燥的温度范围为-50~-40℃。

26、进一步的，去除多层复合膜中的聚乙烯醇膜，得到多层孔结构丝素蛋白膜，包括：

27、将冷冻干燥后的多层复合膜放入纯化水中浸泡0.1~56h，在室温温度下，对聚乙烯醇膜进行溶解，在此期间，纯化水每1~4h更换一次，得到去除聚乙烯醇膜的多层复合膜；

28、将去除聚乙烯醇膜的多层复合膜在-25~-15℃下冷冻干燥24~72h，得到多层孔结构丝素蛋白膜。

29、另一方面，本发明提供一种多层孔结构丝素蛋白膜，所述多层孔结构丝素蛋白膜通过上述任一项所述的多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法制备得出。

30、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

31、本发明所制备的丝素蛋白膜呈多层孔结构，力学性能良好，无毒无害且生物相容性良好，可以根据需求控制降解时间。由于多层膜丝素蛋白浓度呈能梯度降低，膜的纵向孔径形成通道，所以具有良好的通透性，支撑氧气、营养素运输，实现并维持细胞间的相互作用；由于各层具有不同的浓度，低浓度降解快，与组织接触，加速再上皮化、伤口闭合、新血管生成以及伤口愈合过程。

32、本发明的制备方法利用聚乙烯醇膜作为渗透层，以冷冻干燥不同浓度的聚乙烯醇溶液制备具有不同孔径的聚乙烯醇膜，控制聚乙烯醇膜浓度、各层丝素蛋白溶液体积，高浓度丝素蛋白溶液向低浓度丝素蛋白溶液渗透时间、速度，经冷冻干燥，溶解阻隔层的丝素蛋白溶液，形成具有浓度梯度的多层孔隙丝素蛋白多孔膜，不同浓度的丝素蛋白溶液能够使聚乙烯醇膜的上下层呈现不同生物降解速率的性能。

技术特征：

1.一种多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法，其特征在于，通过冻干不同浓度聚乙烯醇溶液制得具有不同孔径的聚乙烯醇膜，将不同孔径的聚乙烯醇膜作为渗透层，阻隔不同浓度的丝素蛋白溶液，并控制丝素蛋白浓度、涂覆量、渗透时间，形成具有浓度梯度的多层孔隙结构丝素蛋白膜。

2.根据权利要求1所述的一种多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法，其特征在于，配制不同浓度的丝素蛋白溶液，包括：

4.根据权利要求3所述的多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法，其特征在于，所述丝素蛋白溶液的质量浓度范围为1~20%，所述碳酸钠水溶液的质量浓度范围为0.05~5%，蚕丝与所述碳酸钠水溶液的比例为1g：30~100ml，步骤b中所述水浴温度范围为30~90℃，溴化锂溶液为9.3m，搅拌时间2~5h。

5.根据权利要求2所述的多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法，其特征在于，制备聚乙烯醇膜，包括：

6.根据权利要求5所述的多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法，其特征在于：所述聚稀乙醇水溶液的质量浓度范围为1~20%，在20~100℃下磁力搅拌1~2h，冻干温度范围为-80~-20℃，冻干时间范围为24~72h。

7.根据权利要求2所述的多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法，其特征在于，通过丝素蛋白溶液和聚乙烯醇膜制备多层复合膜，包括：

8.根据权利要求7所述的多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法，其特征在于，步骤s3中静置温度范围为-5~60℃，静置时间范围为1~72h，液氮中存放时间范围为0.1~24h，冻干机中冷冻干燥的温度范围为-50~-40℃。

9.根据权利要求1所述的多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法，其特征在于，去除多层复合膜中的聚乙烯醇膜，得到多层孔结构丝素蛋白膜，包括：

10.一种多层孔结构丝素蛋白膜，其特征在于：所述多层孔结构丝素蛋白膜通过权利要求1~9任一项所述的多层孔结构丝素蛋白膜的制备方法制备得出。

技术总结
本发明公开了一种丝素蛋白膜材料制备技术领域的多层孔结构丝素蛋白膜及其制备方法，旨在解决现有技术中丝素蛋白膜降解适配性等问题，其包括配制丝素蛋白溶液、制备聚乙烯醇膜、制备多层复合膜、去除多层复合膜中的聚乙烯醇膜，得到多层孔结构丝素蛋白膜。本发明无毒无害且生物相容性良好，由于多层膜丝素蛋白浓度呈梯度降低，膜的纵向孔径形成通道，所以具有良好的通透性，支撑氧气、营养素运输，实现并维持细胞间的相互作用；由于各层具有不同的浓度，低浓度降解快，与组织接触，加速再上皮化、伤口闭合、新血管生成以及伤口愈合过程。

技术研发人员：张久文,李祥
受保护的技术使用者：跃美生物科技（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17