丝素基复合水凝胶支架及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种丝素基复合水凝胶支架及其制备方法与应用，制备方法包括如下步骤：分别制备0.1wt％

【技术实现步骤摘要】
丝素基复合水凝胶支架及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及生物材料
，尤其涉及一种丝素基复合水凝胶支架及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，基于它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解的性能，常被应用于组织工程支架。
[0003]丝素蛋白是从蚕丝中提取的一种天然蛋白质纤维，其具有优异的机械性能、可加工性能、生物相容性。在过去的几十年中，丝素蛋白在组织工程、药物缓释等领域受到了广泛的关注，已经被用来开发成纤维、薄膜、支架、微球等形式的组织工程产品。
[0004]公开号为CN103819694B的专利提供了一种具有良好细胞相容性的丝素蛋白水凝胶的制备方法，将丝素蛋白水溶液和N
‑
月桂酰肌氨酸钠溶液混合均匀，再加入超纯水调节浓度，静置后得到再生丝素蛋白水凝胶；该方法制备的丝素蛋白水凝胶虽然细胞相容性好，但所用原料为丝素蛋白水溶液，最终制备的水凝胶的孔隙之间的交联性差，使其整体机械性能偏差，不利于在组织工程支架方面的应用。
[0005]公开号为CN112316914A的专利提供了一种丝素微纳米纤维微球的制备方法，先使用混合溶液对丝素纤维进行热湿处理，经物理
‑
机械分纤作用制备了丝素微纳米纤维悬浮液，再将制得的丝素微纳米纤维悬浮液与多糖溶液共混后，再进行交联反应，经静电喷射和冷冻干燥处理后，即得到丝素微纳米纤维微球；该方法制备的微球保留了丝素原纤优异力学性能，虽然在细胞培养领域有一定的优势，但仍需要体外快速扩增，不能直接负载大量种子细胞用于组织工程支架植入体内，临床应用仍然受制于需要体外细胞培养的冗长过程。
[0006]有鉴于此，有必要设计一种改进的丝素基复合水凝胶支架及其制备方法与应用，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种丝素基复合水凝胶支架及其制备方法与应用，解决目前丝素基复合水凝胶支架机械性能和生物相容性差引起的不能直接负载种子细胞用于组织工程支架植入体内的问题。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种丝素基复合水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S1.分别制备0.1wt％
‑
1.0wt％的丝素微纳米纤维悬浮液和0.5wt％
‑
1.5wt％的多糖溶液；
[0010]S2.将步骤S1制得的所述丝素微纳米纤维悬浮液与所述多糖溶液按预设比例混合均匀，得到混合液；再向所述混合液中加入交联剂反应，得到反应液；将所述反应液注入模具中，经冷冻干燥，得到丝素微纳米纤维多孔支架；
[0011]S3.将步骤S2制得的所述丝素微纳米纤维多孔支架吸附0.5wt％
‑
2.0wt％的海藻
酸钠溶液至饱和，并用二价阳离子交联后制得丝素基复合水凝胶支架。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中所述二价阳离子为Ca
2+
。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中所述多糖为壳聚糖、淀粉、糖原、菊糖、琼脂、透明质酸、肝素、硫酸软骨素、硫酸乙酰肝素、魔芋中的一种或多种混合。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中所述丝素微纳米纤维悬浮液与所述多糖溶液的溶质质量比为80:20
‑
99.9:0.01，且步骤S2中所述混合液的总溶质的浓度为0.3wt％
‑
1.0wt％。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中，所述丝素微纳米纤维悬浮液的制备方法包括如下步骤：
[0016]将脱胶后的丝素置于摩尔比为1:2:8的Ca(NO3)2/CH3CH2OH/H2O的三元混合溶液进行溶胀处理；再将经溶胀处理的丝素置于高速搅拌机中剪切破碎，经冷冻干燥后制得丝素微纳米纤维悬浮液。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述溶胀处理温度为45
‑
60℃，处理时间为2
‑
8h。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述高速搅拌机空载速度为36000r/min；所述剪切破碎处理的时间为10
‑
30min。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中，向所述混合液中加入交联剂的具体操作为：向所述混合液中依次加入吗啉乙磺酸、N
‑
羟基丁二酰亚胺和1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐，且所述吗啉乙磺酸、N
‑
羟基丁二酰亚胺和1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐占所述混合液的质量百分数分别为10％、10％和20％。
[0020]本专利技术还提供了一种丝素基复合水凝胶支架，该丝素基复合水凝胶支架根据上述技术方案中任一技术方案制备得到。
[0021]本专利技术还提供了一种丝素基复合水凝胶支架的应用，用于直接负载种子细胞制成组织工程支架，并将所述组织工程支架植入体内；或者用于软骨修复领域。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023](1)本专利技术提供的一种丝素基复合水凝胶支架的制备方法，将丝素微纳米纤维悬浮液与多糖溶液交联共混制得丝素微纳米纤维多孔支架，其多孔材料作为丝素基复合水凝胶支架的支撑骨架，再将其吸附海藻酸钠溶液，用Ca
2+
交联后制得丝素基复合水凝胶支架。该方法通过调节丝素微纳米纤维悬浮液与多糖溶液的浓度及比例，将多糖作为粘合剂，使丝素微纳米纤维交联形成独特的微纳米纤维网络结构；通过调节海藻酸钠溶液的浓度，使海藻酸盐在丝素微纳米纤维多孔支架上发生交联形成水凝胶，进一步调整交联的网状结构及其孔径和孔隙率，形成适于种子细胞生长的特殊结构的高强度支架，为支架材料可以直接负载种子细胞提供前提条件。
[0024](2)本专利技术提供的一种丝素基复合水凝胶支架的制备方法，基于天然丝素微纳米纤维的优异力学性能，将其先与多糖溶液交联共混，使丝素微纳米纤维和多糖分子间形成共价键，多糖的加入可以提供纤维之间的结合力，从而提高丝素微纳米纤维多孔支架的稳定性和机械性能，使其为负载海藻酸钠水凝胶提供前提条件。同时，本专利技术通过控制丝素微纳米纤维悬浮液与多糖溶液的浓度及质量比，能够对丝素微纳米纤维的结合方式和多孔材料的孔径及孔隙率进行调控，从而调控所得丝素基复合水凝胶支架的孔形态稳定性，进而调控其机械性能。
[0025](3)本专利技术提供的一种丝素基复合水凝胶支架的制备方法，通过使用Ca(NO3)2/CH3CH2OH/H2O混合溶液对丝素进行溶胀处理，消除丝素纳米原纤间的内应力，再加以适当的物理机械搅拌作用，在保留纳米原纤的力学性能的同时尽量将丝素微纳米纤维破碎，能提高后续与多糖溶液的混合。
[0026](4)本专利技术提供的一种丝素基复合水凝胶支架，具有丰富的孔结构、较好的机械强度及良好的生物相容性，其能够负载足够的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丝素基复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1.分别制备0.1wt％
‑
1.0wt％的丝素微纳米纤维悬浮液和0.5wt％
‑
1.5wt％的多糖溶液；S2.将步骤S1制得的所述丝素微纳米纤维悬浮液与所述多糖溶液按预设比例混合均匀，得到混合液；再向所述混合液中加入交联剂反应，得到反应液；将所述反应液注入模具中，经冷冻干燥，得到丝素微纳米纤维多孔支架；S3.将步骤S2制得的所述丝素微纳米纤维多孔支架吸附0.5wt％
‑
2.0wt％的海藻酸钠溶液至饱和，并用二价阳离子交联后制得丝素基复合水凝胶支架。2.根据权利要求1所述的丝素基复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述二价阳离子为Ca
2+
。3.根据权利要求1所述的丝素基复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述多糖为壳聚糖、淀粉、糖原、菊糖、琼脂、透明质酸、肝素、硫酸软骨素、硫酸乙酰肝素、魔芋中的一种或多种混合。4.根据权利要求1所述的丝素基复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述丝素微纳米纤维悬浮液与所述多糖溶液的溶质质量比为80：20
‑
99.9:0.01，且所述混合液的总溶质的浓度为0.3wt％
‑
1.0wt％。5.根据权利要求1所述的丝素基复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述丝素微纳米纤维悬浮液的制备方法包括如下步骤：将脱胶后的丝素置于摩尔比为1:2:8的Ca(NO3)2/CH3CH2OH/H2O的三元混合溶液进行溶胀处理；再将经溶胀处理的丝素置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，杨文婧，王嘉欣，闫书芹，尤仁传，李秀芳，罗祖维，黄颖，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：