一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜及其制备方法与流程

本发明涉及凝胶，具体涉及一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜及其制备方法。

背景技术：

1、蚕丝作为医用缝合线的使用已有几十年的历史，因其优良的打结性能而深受临床医生的认可与欢迎。随着对蚕丝结构特征与物化性质研究的深入，其在生物医学领域的应用受到越来越多的关注。丝素蛋白是一种源于蚕丝去除丝胶的两亲性天然高分子材料，可以形成薄膜、多孔海绵、水凝胶、纳米纤维等支架，更好地满足各种组织修复的需要。丝素蛋白的高透气率和高吸氧率、优异的机械性能、良好的生物相容性、可降解性、易于塑性等特点，使其在创面修复领域中受到青睐。

2、如中国专利申请cn202211341013.6公开了一种丝素蛋白骨钉和骨板及其制备方法，但该丝素蛋白溶液的制备方法为使用透析袋，将高浓度的丝素蛋白盐溶液与超纯水进行透析，持续2-3天。该方法透析时间长，且需要消耗人力去更换透析水，耗时耗力耗水，这也是迄今为止丝素蛋白溶液没有大规模工业应用的原因。另外，丝素蛋白溶液通过简单的处理后制备得到丝素蛋白膜，但是其膜本身是比较致密硬挺的，脆性较大，柔软性、弹性和伸展性比较差导致丝素蛋白摸的应用受到限制。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种柔软性、弹性和伸展性好的生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜的制备方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜，它由丝素蛋白冻干粉、透明质酸钠、卡波姆、氢氧化钠和苯扎溴铵形成的外层膜和丝素蛋白冻干粉、(2-羧乙基)膦盐酸盐、生物活性玻璃、甘油、丙二醇和光引发剂形成的内层膜复合而成。

3、一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤（1）外层膜制备：取8-15g丝素蛋白冻干粉溶于1000ml蒸馏水中，然后加入1-4g透明质酸钠、2-6g卡波姆、0.5-1.5g氢氧化钠，0.1-0.4g苯扎溴铵充分搅拌溶解均匀，得到无色透明水凝胶，用涂布机将无色透明水凝胶均匀涂布在pet离型膜上得到基膜，自然干燥后再通过乙醇蒸汽法使基膜改性得到外层膜；

4、步骤（2）内层膜溶液制备：将3-8g丝素蛋白冻干粉溶于100ml三(2-羧乙基)膦盐酸盐的水溶液中，再加入0.5-2.5g生物活性玻璃、1-4g甘油、1-4g丙二醇，最后加入光引发剂的水溶液10ml，搅拌均匀，得到内层膜溶液；

5、步骤（3）复合：用硅胶模具框将外层膜框上，将内层膜溶液均匀倒入硅胶模具框内，使内层膜溶液均匀平铺于外层膜上表面，然后用286nm波长的紫外光照射，然后将其置于-45℃至-55℃的冻干机内真空冷冻干燥10-14h，得到一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜。

6、优选的，所述丝素蛋白冻干粉的制备步骤为：

7、（a）蚕丝脱胶：取1-3g家蚕茧的茧块，加入150ml脱胶溶液，用微波炉60-70℃加热2-4min，再在水浴75-85℃下放置10-15min，冲洗、挤压、晾干，得到脱胶蚕丝纤维；

8、(b)蚕丝纤维溶解脱盐：

9、(b1)取脱胶蚕丝纤维0.5-1.5g，在10ml 质量分数为55-58%的水合氯化锌溶液中于42-48℃下，搅拌1-2h，得到蚕丝蛋白溶液；

10、(b2) 将蚕丝蛋白溶液进行凝胶过滤，具体是将蚕丝蛋白溶液转移到层析柱中，使其完全进入凝胶床，然后使用蒸馏水冲洗，重复凝胶过滤1-3次，制备得到丝素蛋白溶液，其中层析柱采用瑞达恒辉型号为hc-0210-03a的产品，凝胶基质采用sephadex g25。

11、(b3)将素蛋白溶液于冻干机内-60℃至-40℃真空冷冻干燥32-60h，得到丝素蛋白冻干粉末。

12、与目前主流使用的碳酸钠煮沸脱胶处理生蚕丝法对比，本发明使用的微波法处理更温和，可以实现更快、更均匀且更高效的加热，其脱胶效果好，不会导致丝素蛋白降解，收率也高；相比于丝素蛋白制备耗时最长的透析法（一般为48h-72h），采用凝胶过滤的方法制备丝素蛋白溶液制备周期缩短至4h，也能高效地去除盐离子，得到高纯度的丝素蛋白溶液。由冻干粉末制得的膜，虽其强度会有所下降，但延展性会有增加的趋势，冻干处理本身就能使材料变得更柔软、更有韧性。

13、更为优选的，步骤（a）中脱胶溶液为碳酸钠和十二烷基硫酸钠的水溶液，碳酸钠的浓度为 0.01-0.05 mol/l，十二烷基硫酸钠的质量体积比（w/v） 浓度为 0.1%-0.5%。

14、优选的，步骤（1）中乙醇蒸汽法具体为将自然干燥的基膜置于体积分数为75%乙醇的密闭蒸汽环境中处理24-36小时。利用乙醇蒸汽诱导基膜中的丝素蛋白的分子结构从无规卷曲向β-折叠转变，这种新的结构更稳定、结晶度更高，从而使材料不再溶于水。

15、优选的，步骤（1）中涂布厚度为500-2000 µm。

16、优选的，步骤（2）中三(2-羧乙基)膦盐酸盐水溶液的浓度为0.5-1.5wt%。

17、优选的，步骤（3）中内层膜溶液平铺的厚度为1 mm 至 5 mm。

18、优选的，步骤（3）中光引发剂为光引发剂2959。

19、优选的， 步骤（3）中光引发剂的水溶液1.5-2.5wt%。

20、本发明的有益效果：本发明采用丝素蛋白冻干粉赋予材料疏松多孔的内部结构，使其较传统致密脆硬的丝素膜更具柔韧性。甘油、丙二醇作为增塑剂，与丝素蛋白冻干粉内外协同，使复合膜柔软度和延展性得到质的提升。透明质酸钠与卡波姆，这两种强亲水性高分子聚合物能形成三维水凝胶网络，锁住大量结合水，起到分子润滑和空间间隔作用，有效防止丝素膜干燥变脆；同时它们自身具有优异的成膜柔顺性，协同增强了整体膜材的弹性与伸展性。三(2-羧乙基)膦盐酸盐能够适度打断丝素蛋白分子间的部分二硫键，调控交联密度，避免紫外光固化后网络结构过于刚硬，在保持内层粘附力的同时兼顾了柔韧性。本发明以上各原料共同作用使得本发明的柔软度和延展性都得到了很大的提升，同时双层结构可以实现内外层功能独立，外层形成致密抗菌屏障，有效抵御外界细菌侵袭，内层含生物活性玻璃，在创面释放活性离子，促进血管新生，同时引入的三(2-羧乙基)膦盐酸盐和紫外光交联技术，提供组织粘附力；水凝胶网络可以有效减缓水分蒸发，有利于维持创面湿润环境，促进急性伤口（如手术切口、创伤伤口）、慢性伤口（如糖尿病足、压疮等）的愈合。

1.一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜，其特征在于，它由丝素蛋白冻干粉、透明质酸钠、卡波姆、氢氧化钠和苯扎溴铵形成的外层膜和丝素蛋白冻干粉、(2-羧乙基)膦盐酸盐、生物活性玻璃、甘油、丙二醇和光引发剂形成的内层膜复合而成。

2.一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤（1）外层膜制备：取8-15g丝素蛋白冻干粉溶于1000ml蒸馏水中，然后加入1-4g透明质酸钠、2-6g卡波姆、0.5-1.5g氢氧化钠，0.1-0.4g苯扎溴铵充分搅拌溶解均匀，得到无色透明水凝胶，将无色透明水凝胶均匀涂布在pet离型膜上得到基膜，自然干燥后再通过乙醇蒸汽法使基膜改性得到外层膜；

3.根据权利要求2所述的一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜的制备方法，其特征在于，所述丝素蛋白冻干粉的制备步骤为：

4.根据权利要求3所述的一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜的制备方法，其特征在于，步骤（a）中脱胶溶液为碳酸钠和十二烷基硫酸钠的水溶液，碳酸钠的浓度为0.01-0.05 mol/l，十二烷基硫酸钠的质量体积比浓度为 0.1%-0.5%。

5.根据权利要求2所述的一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中乙醇蒸汽法具体为将自然干燥的基膜置于体积分数为75%乙醇的密闭蒸汽环境中处理24-36小时。

6.根据权利要求2所述的一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中涂布厚度为500-2000 µm。

7.根据权利要求2所述的一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜的制备方法，其特征在于， 步骤（2）中三(2-羧乙基)膦盐酸盐水溶液的浓度为0.5-1.5wt%。

8.根据权利要求2所述的一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜的制备方法，其特征在于， 步骤（3）中内层膜溶液平铺的厚度为1 mm 至 5 mm。

9.根据权利要求2所述的一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）中光引发剂为光引发剂2959。

10.根据权利要求2所述的一种生物活性玻璃/丝素蛋白水凝胶双层复合膜的制备方法，其特征在于， 步骤（3）中光引发剂的水溶液1.5-2.5wt%。。