专利名称：：抗凝胶丝素蛋白水溶液及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种丝素蛋白水溶液及其制备方法，特别涉及一种具有抗凝胶特性的丝素蛋白水溶液及其制备方法，属天然髙分子材料
技术领域：
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背景技术：
：蚕丝是具有优异力学性能的天然髙分子材料，它既有较髙的强度，又有较强的韧性。蚕的"纺丝"是在常温常压下进行的，且以水为溶剂，对环境无污染，符合环保发展的趋势。丝素蛋白是蚕丝纤维中的组分之一，作为天然生物蛋白，除了具有优异的机械性能之外，还具有良好的生物相容性，受到生物材料界广泛的研究。基于丝素蛋白的支架已被证明可能会在制作修复组织材料方面有广泛的应用，而静电纺丝无纺布由于具有有利于髙密度细胞和组织培养的大的特殊表面区域以及多孔三维结构，因而是最有希望应用于各类组织工程的材料形式之一。在题为"Preparationofnon-wovennanofibersofBombyxmorisilk,SamiaCynthiaricinisilkandrecombinanthybridsilkwitheletrospinningmethod"的文献中(Polymer.2003(44):841-846)使用了HFA作为纺丝的溶剂，制得了平均直径在1001000mn间的丝素蛋白纳米纤维，取得了初步的成功；在公开号为CN1837435的中国发明专利"一种复合型纳米级蚕丝纤维制品及其制备方法"中，将丝素蛋白溶液干燥成膜，然后溶解在甲酸中，并与尼龙6共混，通过静电纺丝得到了纳米级丝素蛋白/尼龙6复合纤维构成的无纺布。由于上述技术方案中所用的溶剂，有些易引起丝素蛋白的降解，有的具有很强的腐蚀性，且采用有机溶剂静电纺丝制备丝素蛋白无纺布，可能导致溶剂残留，残留溶剂有细胞毒作用可能会引起纤维与周围组织的免疫反应，在生产应用上受到很大的限制。用水作溶剂的浓丝素蛋白水溶液是再生丝素蛋白纺丝研究的最佳溶液。然而，再生丝素蛋白水溶液的制备过程，从最初的脱胶，到得到一定浓度的丝素蛋白水溶液，要经历大约一周的时间。再生丝素蛋白溶液作为一种天然蛋白质溶胶，在一定条件下会发生凝胶化，这是由于丝素蛋白分子由无规巻曲转化为P-折叠构象之故。因此，提髙再生丝素蛋白水溶液的稳定性是进行再生丝素蛋白生物医学应用研究的前提。在题为"Theroleofformicacidinsolutionstabilityandcrystallizationofsilkproteinpolymer"文献中(BiologicalMacromolecules.2003,33:203-213)，InChulUm，HaeYongKweon等研究了乙酸对丝素蛋白稳定性及结晶性能的影响，分析测试表明在乙酸中，丝素蛋白的分子形状较密集，因此，分子间相互缠结的机会减小，丝素蛋白的稳定性较好。但是，乙酸具有较强的腐蚀性，不符合生物材料制备的要求。在题为"再生丝素蛋白水溶液稳定性的研究"中(合成纤维.2007,13:10-12)，王洪，张耀鹏等人研究结果表明，丝素蛋白水溶液浓度越髙，稳定性越差，只有在低温下才有可能获得较好的稳定性，存放时间长。"Gelationofsilkfibroin"(SENIGAKKAISHI.1990,46(11):521-524)中，Hirabayashi等认为微粒凝胶的形成是因为丝素蛋白分子内或几个丝素蛋白大分子间形成了氢键结合。在题为"丝素蛋白结构的研究一探讨丝素形成凝胶的机理"(中国食品学报.2001,1(2):10-13)中，倪莉等用拉曼光谱对丝素凝胶的结构进行测试，结果也认为，形成凝胶时氢键发挥了重要作用。阻断丝素蛋白分子内或几个丝素蛋白大分子间氢键的形成是提髙丝素蛋白稳定性的关键。
发明内容为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种具有抗凝胶性能的丝素蛋白水溶液及其制备方法。为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案是提供一种抗凝胶丝素蛋白水溶液，水溶液中含有丝素蛋白和抗凝剂维生素C，其中，丝素蛋白的质量浓度为550%,丝素蛋白与抗凝剂维生素C的质量比为300:110:1。一种抗凝胶丝素蛋白水溶液的制备方法，采用以下步骤a.制备丝素蛋白质量浓度为550%的丝素蛋白水溶液；b.向上述水溶液中加入抗凝剂维生素C，丝素蛋白与抗凝剂维生素C的质量比为300:110:1，在50"C以下的水浴锅内恒温搅拌均匀，得到抗凝胶丝素蛋白水溶液。所述的丝素蛋白水溶液由天然蚕丝经脱胶、溶胀、溶解、透析、离心分离和浓縮处理后得到。研究表明，丝素蛋白水溶液中微粒凝胶的形成是因为丝素蛋白分子内或几个丝素蛋白大分子间形成了氢键结合，因此，阻断氢键的形成是提髙丝素蛋白水溶液稳定性的关键。本发明是依据羟基之间键合形成氢键的机理，选择分子上羟基多的水溶性小分子维生素c，其分子上的羟基与丝素蛋白分子上羟基发生了相互键合，使水溶液中丝素蛋白分子内及分子间的相互缠结被减弱，从而提髙了丝素蛋白水溶液在室温下的稳定性。本发明针对目前室温下髙浓度丝素蛋白水溶液在存放过程中不稳定，即使在密封的存放条件下也会自动发生凝胶的问题，采用以生物相容性物质维生素C作为抗凝剂，提高丝素蛋白水溶液稳定性，其优点是(1)利用维生素C分子上的羟基与丝素蛋白分子上羟基发生的相互键合，削弱了水溶液中丝素蛋白分子内或几个丝素蛋白大分子间氢键的作用，明显提髙了丝素蛋白水溶液的稳定性，满足了高浓度再生丝素蛋白水溶液纺丝研究的需要。(2)本发明以生物相容性物质作为抗凝剂，水为溶剂，制备得到的丝素蛋白水溶液对人体无毒无害，可广泛应用于生物医用材料领域，满足了新一代生物材料发展和应用的需要。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步描述实施例1:制备一种具有抗凝胶性能的丝素蛋白水溶液，步骤如下(1)蚕丝脱胶将天然蚕丝用质量浓度为0.5%的碳酸钠(Na2C03)溶液(丝素和蒸馏水的重量比为1:20)煮沸30min，再用清水清洗干净；如此重复五次至所得蚕丝无滑腻感后，用蒸馏水将其洗净，放在真空干燥箱中60C下烘干后即得到脱胶后的丝素。(2)丝素的溶解按摩尔比为1:8:2配制CaCl2/H20/C2H50H三元溶剂，并过滤，得到所需的澄清三元溶剂；将脱胶后的丝素浸泡在一定量的三元溶剂中溶胀三天，然后在50C水浴锅内恒温搅拌4小时使其充分溶解。(3)丝素蛋白水溶液的制备将溶解后的丝素在蒸馏水中透析3天、离心过滤后得到丝素蛋白水溶液，置于真空干燥箱中50"下使其浓縮，制得质量分数为20%的丝素蛋白水溶液。(4)丝素蛋白/维生素C水溶液的制备向10g质量浓度为20%的丝素蛋白水溶液中分别加入O.Olg、0.02g、0.04g维生素C,在25C下磁力搅拌2小时，制得不同共混比的丝素蛋白/维生素C水溶液，即抗凝胶丝素蛋白水溶液。将按本实施例技术方案制备的抗凝胶丝素蛋白水溶液进行凝胶时间测定，其方法为将质量浓度为20%的丝素蛋白水溶液及所得不同共混比的丝素蛋白/维生素C水溶液置于试管中封口，30t:恒温水浴锅中静置，测其凝胶时间。另取10g浓度为20%的丝素蛋白水溶液密封在试管内，然后置于4C冰箱中，观察其凝胶时间，作为对比，结果参见表一。表l是质量浓度为20%的丝素蛋白水溶液及不同共混比的丝素蛋白/维生素C水溶液测定的凝胶时间，样品质量均为10g。其中丝素蛋白/维生素C水溶液称为共混溶液，共混比例为丝素蛋白与维生素C的质量比。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表l可见，301C下纯丝素蛋白水溶液放置5天即发生凝胶，而丝素蛋白/维生素C水溶液凝胶所需时间明显大于纯丝素蛋白水溶液，且在一定范围内维生素C含量越髙，所需时间越长。实施例2脱胶和丝素的溶解步骤同实施例1。丝素蛋白水溶液的制备将溶解后的丝素在蒸馏水中透析3天、离心过滤后得到丝素蛋白水溶液，置于真空干燥箱中50"C下使其浓縮，分别制得质量分数为30%的丝素蛋白水溶液。丝素蛋白/维生素C共混水溶液的制备向10g质量浓度为30%的丝素蛋白水溶液中分别加入0.05g、0.10g、0.15g维生素C,251C下磁力搅拌2小时，制得不同共混比的丝素蛋白/维生素C水溶液。将按本实施例技术方案制备的丝素蛋白/维生素C水溶液进行凝胶时间测定，其方法同实施例1。质量浓度为309i的丝素蛋白水溶液及不同共混比的丝素蛋白/维生素C水溶液凝胶时间比较见表2。其中丝素蛋白/维生素C水溶液称为共混溶液，共混比例为丝素蛋白与维生素C的质量比。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表2同样可以看到，在30"C下纯丝素蛋白水溶液放置2天即发生凝胶，而丝素蛋白/维生素C水溶液凝胶所需时间明显大于纯丝素水溶液，且在一定范围内维生素C含量越髙，凝胶所需时间越长。权利要求1.一种抗凝胶丝素蛋白水溶液，其特点在于水溶液中含有丝素蛋白和抗凝剂维生素C，其中，丝素蛋白水溶液的质量浓度为5～50％，丝素蛋白与抗凝剂维生素C的质量比为300∶1～10∶1。2.—种抗凝胶丝素蛋白水溶液的制备方法，其特征在于采用以下步骤a.制备丝素蛋白质量浓度为550%的丝素蛋白水溶液；b.向上述水溶液中加入抗凝剂维生素C,丝素蛋白与抗凝剂维生素C的质量比为300:110:1，在501C以下的水浴锅内恒温搅拌均匀，得到抗凝胶丝素蛋白水溶液。3.根据权利要求2所述的一种抗凝胶丝素蛋白水溶液的制备方法，其特点在于所述的丝素蛋白水溶液由天然蚕丝经脱胶、溶胀、溶解、透析、离心分离和浓縮处理后得到。全文摘要本发明公开了一种抗凝胶丝素蛋白水溶液及其制备方法，属天然高分子材料
技术领域：
。本发明以水为溶剂，以生物相容性物质维生素C为抗凝剂，它们均具有无毒、无害的优点，满足了新一代生物材料发展和应用的需要。该方法利用维生素C分子上的羟基与丝素蛋白分子上羟基发生的相互键合，削弱了水溶液中丝素蛋白分子内或几个丝素蛋白大分子间氢键的作用，明显提高了丝素蛋白水溶液的稳定性，解决了高浓度的再生丝素水溶液室温存放过程中快速凝胶的问题，可广泛应用于生物医用材料领域，满足了新一代生物材料发展和应用的需要。文档编号C08J3/03GK101412853SQ20081023522公开日2009年4月22日申请日期2008年11月12日优先权日2008年11月12日发明者惠冯,卓其奇,戴礼兴申请人:苏州大学