專利名稱：絲素/納米SiO₂共混膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種以家蠶后部絲腺來(lái)源的絲素蛋白與納米
Si02為材料制備共混膜的方法。
背景技術(shù)：
眾多研究表明絲素蛋白作為一種天然蛋白，具有優(yōu)良的理化性能和生物相容性。它常 被用作酶的固定基質(zhì)、藥物控制釋放材料、抗凝血材料等，在醫(yī)學(xué)上有廣泛的應(yīng)用。
納米粉體是指尺寸范圍在l一100nm的超細(xì)顆粒。納米材料的制備、性質(zhì)和應(yīng)用的研究 己成為科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)極具活力的熱點(diǎn)。在其醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域取得了巨大的成就，其中最引 人注目的是納米生物材料作為藥物載體,或制作人體生物醫(yī)學(xué)材料，如人工腎臟、人工關(guān)節(jié) 等。而納米Si02也是應(yīng)用較為廣泛的納米材料之一，因?yàn)樗w粒表面存在不飽和的殘鍵及不 同鍵合狀態(tài)的羥基，己經(jīng)被用于多種物質(zhì)的改性以及與其他物質(zhì)復(fù)合的研究，如在橡膠改 性、工程塑料、生物醫(yī)學(xué)、樹脂基復(fù)合材料中的應(yīng)用已有過許多報(bào)道。
絲素膜以蠶絲為原料，經(jīng)脫膠、溶解、透析制得絲素溶液，再將絲素溶液置于模具中 烘干制成。目前己有肝素化膠原/絲素共混膜、絲素/ PVP共混膜、絲素/海藻酸鈉共混膜、 絲素/聚丙烯酰胺(PAAM)共混膜、絲素/明膠共混膜等。己經(jīng)有專利CN200610025827.3 利用絲素和正硅酸乙酯，采用溶膠凝膠法制備了SF/Si02納米復(fù)合膜，該膜中絲素蛋白和 二氧化硅均勻分布，有機(jī)相與無(wú)機(jī)相間存在氫鍵。上述種種共混膜的制備中，絲素的來(lái)源 均為蠶絲脫膠，但目前的脫膠工藝很難完全去除蠶絲中的絲膠蛋白，也就是說(shuō)，目前所采 用的以蠶絲脫膠的方法所制備的絲素蛋白中可能有絲膠蛋白殘留，由于絲膠蛋白具有免疫 原性，因此限制了在生物組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用。用取自家蠶后部絲腺的絲素蛋白與納米Si02
進(jìn)行復(fù)合，并對(duì)該種共混膜作為組織工程材料的相關(guān)性能進(jìn)行研究，目前在國(guó)內(nèi)外尚未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種絲素共混膜的制備方法，該方法以家蠶后部絲腺來(lái)源的絲 素蛋白與納米Si02為材料制備。
直接從家蠶的后部絲腺獲取絲素蛋白，這種方法獲得的絲素蛋白中不含絲膠。這是因?yàn)?，在家蠶體內(nèi)，絲膠位于家蠶的中部絲腺，絲素蛋白位于家蠶的后部絲腺，家蠶吐絲時(shí)， 后部絲腺中的絲素蛋白經(jīng)過中部絲腺并被絲膠包裹后，經(jīng)吐絲管壓絲區(qū)的擠壓最終形成天
然蠶絲。
本發(fā)明依次通過下列步驟實(shí)現(xiàn)
(1) 絲素蛋白的制備取家蠶五齡幼蟲完整的后部絲腺，放入水相介質(zhì)中，0 4°C 下磁力攪拌處理6 12h，過濾，制成絲素蛋白溶液，冷凍干燥成絲素粉末，備用；
(2) 納米Si02的預(yù)處理稱取待處理的納米Si02 ，用無(wú)水乙醇作為溶劑將納米Si02
溶解，納米Si02與無(wú)水乙醇的質(zhì)量體積比為2: 15， 8(TC恒溫水浴攪拌加熱，緩慢滴加硅烷 偶聯(lián)劑KH—550，納米SiO2與硅垸偶聯(lián)劑KH—550的質(zhì)量體積比為20: 1，邊滴加邊攪拌，反 應(yīng)40min后，形成凝膠狀納米SiO"備用；
(3) 共混膜的制備將粉末狀絲素蛋白配制成質(zhì)量百分比濃度為5%的絲素水溶液， 加入凝膠狀納米Si02，質(zhì)量百分比濃度為5。/。的絲素水溶液與凝膠狀納米SiO2按8:0. 15 8:0. 55的體積比共混，同時(shí)加入絲素溶液體積分?jǐn)?shù)O. 5%的甘油，超聲振蕩30分鐘， 在聚苯乙烯培養(yǎng)皿上制膜，成膜條件為溫度37X:，濕度65%,時(shí)間5 15h。
本發(fā)明所制備的共混膜的幾何形態(tài)描述圓形、透明、柔軟、直徑8.5cm、表 面凹凸，橫截面呈現(xiàn)多層次的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，中間有大量的微孔和凹陷，質(zhì)地均勻。 溶脹度1 50%，熱水溶失率O. 1 50%，透汽率20 110 g/(m2*h)，同時(shí)，本發(fā)明方 法所制備的共混膜的溶脹度，熱水溶失率，透汽率等參數(shù)可以根據(jù)兩種材料的共混 比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
(1)與再生絲素蛋白相比，本研究取自家蠶后部絲腺的絲素蛋白具有低免疫原性的優(yōu)勢(shì)。
(2 )本發(fā)明方法所制備的共混膜的溶脹度，熱水溶失率，透汽率等參數(shù)可以 根據(jù)兩種材料的共混比例，即在8:0. 15 8:0.55范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
(3 )在3(TC 160'C范圍內(nèi)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，說(shuō)明在人體及濕熱滅菌溫度范 圍內(nèi)內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
(4) 共混膜的生理鹽水耐受力理想，因此，共混膜可作為一種新型組織工程材料， 具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l :絲素、納米Si02共混體積比8:0. 15(1) 絲素蛋白的制備取家蠶五齡幼蟲完整的后部絲腺，放入水相介質(zhì)中，0 4'C下 磁力攪拌處理6 12h，過濾，制成絲素蛋白溶液，冷凍干燥成絲素粉末，備用；
(2) 納米Si02的預(yù)處理稱取待處理的納米Si02 2g，量取15mL無(wú)水乙醇作為溶劑將 納米Si02溶解，8(TC恒溫水浴攪拌加熱，緩慢滴加100ul硅垸偶聯(lián)劑KH—550，邊加邊攪拌， 反應(yīng)40min后，形成凝膠狀納米Si02備用；
(3) 共混膜的制備將粉末狀絲素蛋白配制成質(zhì)量百分比濃度為5%的絲素水溶液， 加入凝膠狀納米Si02，質(zhì)量百分比濃度為5e/。的絲素水溶液與凝膠狀納米Si02按體積比 8:0. 15共混，同時(shí)加入絲素溶液體積分?jǐn)?shù)O. 5%的甘油，超聲振蕩30分鐘，在聚苯乙 烯培養(yǎng)皿上制膜，成膜條件為溫度37'C，濕度65%，時(shí)間5 15h。
性能檢測(cè)
(1) 采用掃描電鏡分別觀察絲素膜、共混膜的表面和橫截面結(jié)構(gòu)。
(2) 溶脹度和熱水溶失率的測(cè)定
采用烘干質(zhì)量法測(cè)定共混膜的溶脹度和熱水溶失率。溶脹度測(cè)定充分平衡后的共混
膜質(zhì)量G,，然后在2(TC水中浸漬24h后取出，吸干共混膜表面水分，再次測(cè)定質(zhì)量&。熱 水溶失率測(cè)定充分平衡后的共混膜質(zhì)量G,， 37'C水中浸漬lh后，用6(TC溫度將浸漬后 的共混膜烘干至恒重，測(cè)定其質(zhì)量G:,。
計(jì)算公式溶脹度=[(G廣G,) /G,]X100y。;熱水溶失率^ (G廣G:,) /G,] X難。式 中G,為充分平衡后共混膜的質(zhì)量；G2在20。C水中浸漬24h后取出，吸干共混膜表面水分后 的質(zhì)量；G3為37。C水中浸漬lh后，用6(TC溫度將浸漬后的共混膜烘干至恒重的質(zhì)量。
(3) 透汽率測(cè)定
按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12704-1991織物透濕性測(cè)定方法-"透濕杯法"進(jìn)行杯內(nèi)裝
入10ml蒸餾水，共混膜封裝于杯口，試樣組合體正置于38'C環(huán)境中，每隔lh測(cè)定l次。 計(jì)算公式透汽率二Am/st。式中Am為同一試樣組合體兩次稱量差(g) ; s為試樣面 積(m2) ; t為試驗(yàn)時(shí)間(d)。
(4) 紅外光譜分析
采用傅立葉變換紅外光譜儀(美國(guó)Nicolet)分別測(cè)定共混膜、絲素膜和納米Si02在波 數(shù)1750-400 cm—'的透光率。
(5) DSC熱分析檢測(cè)
取共混膜樣品，用STA409PC型差熱分析儀對(duì)樣呂在加熱過程中的相變溫度(DSC)進(jìn) 行分析，分析條件為在氬氣保護(hù)氣氛中以10K/min的加熱速率進(jìn)行升溫共混膜從30'C加熱至16(TC。
(6)生理鹽水耐受力檢測(cè) 將共混膜于生理鹽水中浸泡20天，定時(shí)(1、 7、 20天)，觀察膜的顏色、裂紋現(xiàn)象。
結(jié)果顯示共混膜透明、柔軟，電鏡顯示其表面有凹凸，橫截面呈現(xiàn)多層次的網(wǎng)
絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，中間有大量的微孔和凹陷。質(zhì)地均勻。溶脹度1 50%，熱水溶失率1 30%，透汽率20 110g/(m、h)，紅外光譜顯示絲素與納米Si02并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是 處于相容的共混狀態(tài)，沒有形成新的化學(xué)鍵，所以絲素蛋白和納米Si02仍保留其各自的 優(yōu)良性質(zhì)。DSC分析表明在3(TC 16CTC的溫度范圍內(nèi)只有水分的揮發(fā)，沒有發(fā)生相的變 化。生理鹽水耐受力檢測(cè)表明共混膜的生理鹽水耐受力理想。 實(shí)施例2:絲素、納米Si02共混體積比8:0. 25
絲素蛋白的制備和納米Si02的預(yù)處理方法同上。將粉末狀絲素蛋白配制成質(zhì)量百 分比濃度為5%的絲素水溶液，加入凝膠狀納米Si02，質(zhì)量百分比濃度為5%的絲素水溶液與 凝膠狀納米Si02按體積比8:0.25共混，同時(shí)加入絲素溶液體積分?jǐn)?shù)O. 5%的甘油，超聲 振蕩30分鐘，在聚苯乙烯培養(yǎng)皿上制膜，成膜條件為溫度37"C，濕度65%，時(shí)間5 15h。性能檢測(cè)方法同上。
結(jié)果顯示共混膜透明，表面有均勻的絮狀物，柔軟，電鏡顯示其表面有凹凸，
橫截面呈現(xiàn)多層次的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，中間有大量的微孔和凹陷。質(zhì)地均勻。溶脹度5 30%，熱水溶失率O. 1 30%，透汽率20 110 g/(m2*h),紅外光譜顯示絲素與納米Si02 并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是處于相容的共混狀態(tài)，沒有形成新的化學(xué)鍵，所以絲素蛋白和納 米Si02仍保留其各自的優(yōu)良性質(zhì)。DSC分析表明在30。C 16(TC的溫度范圍內(nèi)只有水分的 揮發(fā)，沒有發(fā)生相的變化。生理鹽水耐受力檢測(cè)表明共混膜的生理鹽水耐受力理想。 實(shí)施例3:絲素、納米Si02共混體積比8:0. 35
絲素蛋白的制備和納米Si02的預(yù)處理方法同上。將粉末狀絲素蛋白配制成質(zhì)量百 分比濃度為5%的絲素水溶液，加入凝膠狀納米Si02，質(zhì)量百分比濃度為5%的絲素水溶液與 凝膠狀納米SiO2按體積比8:0. 35共混，同時(shí)加入絲素溶液體積分?jǐn)?shù)O. 5%的甘油，超聲 振蕩30分鐘，在聚苯乙烯培養(yǎng)皿上制膜，成膜條件為溫度37'C,濕度65%，時(shí)間5 15h。性能檢測(cè)方法同上。
結(jié)果顯示共混膜表面有均勻的絮狀物，柔軟，電鏡顯示其表面有凹凸，橫截面
呈現(xiàn)多層次的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，中間有大量的微孔和凹陷。質(zhì)地均勻。溶脹度5 30%， 熱水溶失率1 30%，透汽率20 110g/(m^h)，紅外光譜顯示絲素與納米Si02并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是處于相容的共混狀態(tài)，沒有形成新的化學(xué)鍵，所以絲素蛋白和納米Si02仍 保留其各自的優(yōu)良性質(zhì)。DSC分析表明在30'C 16(TC的溫度范圍內(nèi)只有水分的揮發(fā)，沒 有發(fā)生相的變化。生理鹽水耐受力檢測(cè)表明共混膜的生理鹽水耐受力理想。 實(shí)施例4:絲素、納米Si02共混體積比8:0. 45
絲素蛋白的制備和納米Si02的預(yù)處理方法同上。將粉末狀絲素蛋白配制成質(zhì)量百 分比濃度為5%的絲素水溶液，加入凝膠狀納米Si02，質(zhì)量百分比濃度為5%的絲素水溶液與 凝膠狀納米Si02按體積比8:0. 45共混，同時(shí)加入絲素溶液體積分?jǐn)?shù)O. 5%的甘油，超聲 振蕩30分鐘，在聚苯乙烯培養(yǎng)皿上制膜，成膜條件為溫度37。C，濕度65%，時(shí)間5 15h。性能檢測(cè)方法同上。
結(jié)果顯示共混膜表面有均勻的絮狀物、柔軟，電鏡顯示其表面有凹凸，橫截面 呈現(xiàn)多層次的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，中間有大量的微孔和凹陷。質(zhì)地均勻。溶脹度1 50%，
熱水溶失率1 35%,透汽率30 110 g/(m2*h)，紅外光譜顯示絲素與納米Si02并不發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，只是處于相容的共混狀態(tài)，沒有形成新的化學(xué)鍵，所以絲素蛋白和納米Si02仍 保留其各自的優(yōu)良性質(zhì)。DSC分析表明在30'C 16(TC的溫度范圍內(nèi)只有水分的揮發(fā)，沒 有發(fā)生相的變化。生理鹽水耐受力檢測(cè)表明共混膜的生理鹽水耐受力理想。 實(shí)施例5:絲素、納米Si02共混體積比8:0. 55
絲素蛋白的制備和納米Si02的預(yù)處理方法同上。將粉末狀絲素蛋白配制成質(zhì)量百 分比濃度為5%的絲素水溶液，加入凝膠狀納米Si02，質(zhì)量百分比濃度為5%的絲素水溶液與 凝膠狀納米Si02按體積比8:0. 55共混，同時(shí)加入絲素溶液體積分?jǐn)?shù)O. 5%的甘油，超聲 振蕩30分鐘，在聚苯乙烯培養(yǎng)皿上制膜，成膜條件為溫度37t:，濕度65%，時(shí)間5 15h。性能檢測(cè)方法同上。
結(jié)果顯示共混膜為白色磨砂狀、柔軟，電鏡顯示其表面有凹凸，橫截面呈現(xiàn) 多層次的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，中間有大量的微孔和凹陷。質(zhì)地均勻。溶脹度1 30%，熱水 溶失率1 50%,透汽率20 110g/(m、h)，紅外光譜顯示絲素與納米Si02并不發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，只是處于相容的共混狀態(tài)，沒有形成新的化學(xué)鍵，所以絲素蛋白和納米Si02仍保留 其各自的優(yōu)良性質(zhì)。DSC分析表明在30'C 16(TC的溫度范圍內(nèi)只有水分的揮發(fā)，沒有發(fā) 生相的變化。生理鹽水耐受力檢測(cè)表明共混膜的生理鹽水耐受力理想。
權(quán)利要求
1、絲素/納米SiO2共混膜的制備方法，其特征在于，依次通過下列步驟實(shí)現(xiàn)(1)絲素蛋白的制備取家蠶五齡幼蟲完整的后部絲腺，放入水相介質(zhì)中，0～4℃下磁力攪拌處理6～12h，過濾，制成絲素蛋白溶液，冷凍干燥成絲素粉末，備用；(2)納米SiO2的預(yù)處理稱取待處理的納米SiO2，用無(wú)水乙醇作為溶劑將納米SiO2溶解，納米SiO2與無(wú)水乙醇的質(zhì)量體積比為2∶15，80℃恒溫水浴攪拌加熱，緩慢滴加硅烷偶聯(lián)劑KH-550，納米SiO2與硅烷偶聯(lián)劑KH-550的質(zhì)量體積比為20∶1，邊滴加邊攪拌，反應(yīng)40min后，形成凝膠狀納米SiO2，備用；(3)共混膜的制備將粉末狀絲素蛋白配制成質(zhì)量百分比濃度為5％的絲素水溶液，加入凝膠狀納米SiO2，質(zhì)量百分比濃度為5％的絲素水溶液與凝膠狀納米SiO2按8∶0.15～8∶0.55的體積比共混，同時(shí)加入絲素溶液體積分?jǐn)?shù)0.5％的甘油，超聲振蕩30分鐘，在聚苯乙烯培養(yǎng)皿上制膜，成膜條件為溫度37℃，濕度65％，時(shí)間5～15h。
全文摘要
絲素/納米SiO₂共混膜的制備方法，以家蠶后部絲腺來(lái)源的絲素蛋白與納米SiO₂為材料制備。家蠶后部絲腺的絲素蛋白具有低免疫原性的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，本發(fā)明方法所制備的共混膜的溶脹度，熱水溶失率，透汽率等參數(shù)可以根據(jù)兩種材料的共混比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，在30℃～160℃范圍內(nèi)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，共混膜的生理鹽水耐受力理想，可作為一種新型組織工程材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)A61L27/00GK101579538SQ20091010415
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者蕾 傅, 水 徐, 勇 朱, 李雯靜 申請(qǐng)人:西南大學(xué)