【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子水凝胶材料，尤其涉及一种丝素蛋白冷冻凝胶及其制备方法与应用。
技术介绍
1、水凝胶是一种三维交联的亲水性聚合物网络，其内部丰富的水合环境以及良好的粘弹性能在一定程度上能够模拟细胞外基质，展现出与湿生物组织相似的结构和功能特性，可以为养分运输，药物递送以及细胞迁移提供良好的生长微环境，被广泛应用于组织工程、药物输送以及免疫治疗等领域。
2、丝素蛋白是将蚕丝外层丝胶除去后得到的一种高纯度的纤维状蛋白，具有良好的机械性能、生物可降解性、生物相容性以及低免疫原性。在已开发的众多丝素蛋白生物材料中，丝素蛋白水凝胶因其优异的生物学性能、可控的生物力学和降解行为以及可功能化修饰等优点在生物医学领域受到了广泛的关注。根据交联方式，丝素蛋白水凝胶通常可以分为化学和物理交联凝胶两种类型。在化学交联法中，可以通过光聚合法、化学交联剂、辐照法和酶交联法等将丝素蛋白分子链通过化学键相互连接，通过共价键特异性地形成稳定的交联点，进而形成空间网络结构。与物理水凝胶相比，化学水凝胶通常表现出优异的结构稳定性和机械强度。然而，化学试剂的残留和副产物的产生不可避免地会引起细胞毒性，造成水凝胶生物安全性的下降，同时也不利于生长活性因子以及细胞的加载。相对来说，物理交联型丝素蛋白水凝胶被认为是一种更为生物安全的策略。
3、丝素蛋白分子在溶液中处于一种热力学不稳定的状态，倾向于从无规卷曲结构向能量更低的β-折叠结构转变。对于0.6～15％(w/v)的水溶液，在室温37℃条件下，胶凝时间为数天到数周(biomaterials，2
4、冰模板法因其绿色简单，成本低廉以及高可扩展性潜力而被广泛应用于生物医用材料的设计。在冷冻浓缩过程中，大分子链段因冰晶挤压而被逐渐聚集在非冰晶区，浓度的升高会显著增加分子链段的纠缠和有序化，从而达到物理交联的目的。公开号为cn1158338c的中国专利技术专利公开了一种化学交联结构的海绵状丝素凝胶材料制备方法，在冷冻条件下采用环氧化合物作为丝素蛋白的交联剂,可形成海绵状丝素凝胶。公开号为cn115403817a的中国专利技术专利公开了一种可耐高温高压灭菌的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，在丝素蛋白大分子单体中引入双健，加入四甲基乙二胺和过硫酸铵反应剂冷冻-解冻后可形成凝胶坯料以用于后续力学增强。然而，以上方法中残留的交联剂伴有一定毒性，会严重降低凝胶的生物相容性，更不利于蛋白类药物和种子细胞的加载。公开号为cn106421902b的中国专利技术专利公开了一种快速凝胶化的丝素蛋白溶液及其制备方法，通过低温条件诱导丝素蛋白的结构转变得到具有快速凝胶化特征的丝素蛋白溶液。该方法绿色可控，但工艺略微繁琐，凝胶化时间为5-7h，其水凝胶的机械性能和结构稳定性也尚未报道。
5、有鉴于此，有必要设计一种改进的丝素蛋白冷冻凝胶及其制备方法与应用，以解决上述问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种丝素蛋白冷冻凝胶及其制备方法与应用，开发了“一步法”直接冷冻诱导丝素蛋白快速凝胶化的方法，此方法简单快速，绿色温和，制备的凝胶具有良好的机械性能和良好的生物相容性，为设计具有生物安全性和高生物活性的丝素蛋白水凝胶以及其产业化提供了新的思路。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，包括以下步骤：
3、s1.将使用酶溶液脱胶后的蚕丝丝素纤维经过溶解、透析后，得到丝素蛋白溶液；
4、s2.将步骤s1得到的所述丝素蛋白溶液进行冷冻处理，得到冷冻体；
5、s3.将步骤s2得到的所述冷冻体直接解冻，得到丝素蛋白冷冻凝胶。
6、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s1中，所述丝素蛋白溶液的质量分数为0.5～15wt％，所述透析的透析袋截留分子量为9000～12000da。
7、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s1中，所述酶溶液为枯草杆菌蛋白酶、胰蛋白酶、菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、唾液淀粉酶及溶菌酶中的一种。
8、进一步的，所述酶溶液的活性单位为(2.0～6.0)×106u/ml。
9、所述脱胶的浴比为1：(60～100)，脱胶的温度为40～80℃，脱胶的时间为1.5～5h。
10、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s2中，所述冷冻处理的温度为-196～-4℃，冷冻的时间为0.1～12h。
11、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s3中，所述解冻的温度为4～60℃，解冻的时间为0.2～3h。
12、本专利技术还提供了一种丝素蛋白冷冻凝胶，由上述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法制备而成。
13、作为本专利技术的进一步改进，所述丝素蛋白冷冻凝胶的构象以β-折叠结构为主。
14、本专利技术还提供了上述的丝素蛋白冷冻凝胶的应用，所述丝素蛋白冷冻凝胶用于创面敷料、细胞培养载体、组织工程支架领域。
15、本专利技术的有益效果是：
16、(1)本专利技术提供了一种丝素蛋白冷冻凝胶及其制备方法与应用，通过将使用酶溶液脱胶后的蚕丝丝素纤维经过溶解、透析后，得到丝素蛋白溶液；将丝素蛋白溶液进行冷冻处理，得到冷冻体；将冷冻体直接解冻，得到丝素蛋白冷冻凝胶。本专利技术利用蛋白酶特异性脱胶以减少脱胶试剂对核心丝素蛋白纤维的损伤和降解，获得具有较高分子量的丝素蛋白纤维以及再生丝素蛋白溶液，进一步在冷冻状态下，通过冰模板法对再生丝素蛋白溶液进行低温浓缩，形成的冰晶会逐渐挤压高分子链段形成高浓度反应区域，增加分子链段间的纠缠，促进丝素蛋白中疏水链段的相互作用，从而加速β-折叠结晶区的形成，构建物理交联型的丝素蛋白冷冻凝胶。
17、(2)本专利技术制备的冷冻凝胶在制备过程中不需要添加辅助化学物质，仅通过简单的冰模板法即可实现丝素蛋白的瞬时凝胶化，制备方法简单高效，制备条件绿色温和，相较于常规的化学交联方法，有效地保证了冷冻凝胶的生物安全性。相对于传统的物理交联方法，本专利技术制备的凝胶具有更加优异的机械性能和弹性回复率。
18、(3)本专利技术制备的丝素蛋白冷冻凝胶在生理环境中不会发生明显的溶胀，显示出良好的结构稳定性。此外，丝素蛋白凝胶具有典型的三维孔隙结构，其孔洞结构可以通过冷冻参数(冷冻温度，冷冻时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述丝素蛋白溶液的质量分数为0.5～15wt％；所述透析的透析袋截留分子量为9000～12000Da。
3.根据权利要求1所述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述酶溶液为枯草杆菌蛋白酶、胰蛋白酶、菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、唾液淀粉酶及溶菌酶中的一种。
4.根据权利要求3所述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，所述酶溶液的活性单位为(2.0～6.0)×106U/mL。
5.根据权利要求1所述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述脱胶的浴比为1：(60～100)，脱胶的温度为40～80℃，脱胶的时间为1.5～5h。
6.根据权利要求1所述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述冷冻处理的温度为-196～-4℃，冷冻的时间为0.1～12h。
7.根据权利要求1所述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，在
8.一种丝素蛋白冷冻凝胶，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法制备而成。
9.根据权利要求8所述的丝素蛋白冷冻凝胶，其特征在于，所述丝素蛋白冷冻凝胶的构象以β-折叠结构为主。
10.一种由权利要求8-9任一项所述的丝素蛋白冷冻凝胶的应用，其特征在于，所述丝素蛋白冷冻凝胶用于创面敷料、细胞培养载体、组织工程支架领域。
...【技术特征摘要】
1.一种丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述丝素蛋白溶液的质量分数为0.5～15wt％；所述透析的透析袋截留分子量为9000～12000da。
3.根据权利要求1所述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述酶溶液为枯草杆菌蛋白酶、胰蛋白酶、菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、唾液淀粉酶及溶菌酶中的一种。
4.根据权利要求3所述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，所述酶溶液的活性单位为(2.0～6.0)×106u/ml。
5.根据权利要求1所述的丝素蛋白冷冻凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述脱胶的浴比为1：(60～100)，脱胶的温度为40～...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯艳飞，王晓添，尤仁传，张强，闫书芹，李秀芳，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：
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