一种丝素纤维-丝素蛋白生物复合凝胶硬脊膜的制备方法

本发明属于再生丝素溶液的加工工艺，具体涉及一种具有较高力学性能和保水性能的丝素纤维与丝素蛋白复合凝胶硬脊膜的制备方法。

背景技术：

1、脊柱脊髓创伤、炎症、脊髓肿瘤、脊髓手术均可造成硬脊膜损伤及其完整性破坏，给脊髓组织带来极大损伤和功能障碍风险，并导致病人极大的痛苦，用人工硬脊膜修补硬脊膜缺损是降低相关并发症的重要步骤。理想的人工硬脊膜能够有效地将各类外界有害物质隔绝于脊髓之外，且要求硬脊膜具有一定的保湿性和良好的生物相容性。

2、蚕丝纤维是一种动物蛋白纤维，是由家蚕吐丝形成的天然纤维，含有18种氨基酸，安全无毒，具有优良力学性能和生物相容性的生物基材料。蚕丝纤维包括生丝纤维、丝绵纤维和茧层纤维(茧丝纤维)。

3、生丝纤维，即经过缫丝牵引拉伸的纤维，由多个蚕茧茧丝并合而成，自然孔洞较多，吸附性和伸缩性好。丝素蛋白溶液易深入，吸附结合密切，凝胶后的复合材料具有优越的拉伸性能，弹性好，吸水澎润性强，是一种优秀的复合材料基材。

4、丝绵纤维，即茧层茧丝经过人工或者机械牵引拉伸的纤维，由较多蚕茧茧丝并合而成，自然孔洞多，吸附性和伸缩性好。丝素蛋白溶液易深入，吸附结合密切，凝胶后的复合材料具有较好的拉伸性能，弹性较好，吸水澎润性较强，是一种优良的复合材料基材。

5、茧层纤维，即从蚕茧层直接采用的茧丝纤维，没有经过拉伸处理的纤维，具有较多自然孔洞，吸附性和伸缩性相对较好。丝素蛋白溶液较易深入，吸附结合较为密切，凝胶后的复合材料具有较好的拉伸性能，弹性较好，易于吸水澎润，是一种较好的复合材料基材。

6、蚕丝纤维的强伸性能和弹性的强弱顺序为：生丝纤维＞丝绵纤维＞茧层纤维。

7、丝素微纤维，蚕丝纤维由两条单丝纤维并合组成，一条单丝纤维由细纤维组成，一条细纤维又由微纤维组成。蚕丝纤维经过脱胶和降解处理后分离为微纤维。生丝碎片、或者丝绵碎片、或者茧层碎片，经过脱胶和降解处理后分离为分散状的丝素微纤维。生丝、或者丝绵、或者茧层，直接经过脱胶和降解处理，则分离为集束状的丝素微纤维束。

8、丝素蛋白溶液，将生丝或者生丝碎片、丝绵或者丝绵碎片、茧层或者茧层碎片，采用naco3沸水脱胶后的丝素纤维，经水洗和烘干，再用cacl溶液高温溶解，透析和浓缩后获得。

9、丝素蛋白凝胶，将一定浓度的丝素蛋白溶液静置于容器中，在一定温度条件下凝胶化而成。

10、丝素蛋白凝胶具有较好的吸水保水性能，而蚕丝纤维具有良好的力学性能，因此将丝素蛋白溶液与蚕丝纤维进行复合处理，制成丝素微纤维/丝素蛋白复合凝胶材料，就能获得具有良好力学性能和使用性能的生物材料。

11、目前，还没有将丝素微纤维或丝素微纤维束与丝素蛋白凝胶复合制备高力学性能生物硬脊膜的方法。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种工艺简单、制备具有高力学性能的丝素微纤维/丝素蛋白生物复合凝胶硬脊膜的方法。

2、本发明采用的技术方案如下

3、一、一种丝素微纤维/丝素蛋白生物复合凝胶硬脊膜的制备方法

4、1)将蚕丝纤维置于na2co3沸水溶液中进行脱胶，获得丝素纤维，用去离子水冲洗后烘箱烘干；所述蚕丝纤维为生丝碎片、丝绵碎片或茧层碎片。

5、2)将步骤1)获得的丝素纤维用naoh溶液降解，获得丝素微纤维悬浊液；

6、3)将步骤2)获得的丝素微纤维悬浊液用去离子水洗涤数次，弃上清，烘箱烘干后研磨，获得分散状丝素微纤维；

7、4)将丝素微纤维用压片机压制成丝素微纤维片后置于模具中；

8、5)将步骤1)获得的丝素纤维放入cacl溶液中溶解，并经过滤、透析、浓缩，获得丝素蛋白溶液，备用；

9、6)将步骤5)获得的丝素蛋白溶液倒入模具中并浸没丝素微纤维片，使部分丝素蛋白溶液渗入丝素微纤维片中，静置等待凝胶化；待丝素蛋白溶液和丝素微纤维片共同凝胶化后，得到丝素纤维/丝素蛋白湿态复合凝胶材料；(本发明采用层积渗入方法，复合材料内侧面为丝素蛋白凝胶层，外侧面为丝素微纤维片与丝素蛋白凝胶的交互嵌合层。)

10、7)将丝素纤维/丝素蛋白湿态复合凝胶材料冷冻干燥或者室温风干，获得丝素纤维/丝素蛋白干态复合凝胶材料，将干态复合凝胶材料用乙醇固定，再用去离子水洗涤数次除去残留乙醇，最终制得丝素纤维/丝素蛋白复合凝胶材料，即生物复合凝胶硬脊膜。

11、二、一种丝素微纤维束/丝素蛋白生物复合凝胶硬脊膜的制备方法

12、1)将蚕丝纤维置于na2co3沸水溶液中进行脱胶，获得纤维状丝素，用去离子水冲洗后烘箱烘干；所述蚕丝纤维为生丝、丝绵或茧层，为长条状纤维(非碎片)。

13、2)将步骤1)获得的纤维状丝素用naoh溶液降解，获得丝素微纤维束悬浊液；

14、3)将步骤2)获得的丝素微纤维束悬浊液用去离子水洗涤数次，弃上清，烘箱烘干后整理，获得集束状丝素微纤维束；

15、4)将丝素微纤维束用压片机压制成丝素微纤维束片后置于模具中；

16、5)将步骤1)获得的纤维状丝素放入cacl溶液中溶解，并经过滤、透析、浓缩，获得丝素蛋白溶液，备用；

17、6)将步骤5)获得的丝素蛋白溶液倒入模具中并浸没丝素微纤维束片，使部分丝素蛋白溶液渗入丝素微纤维束片中，静置等待凝胶化；待丝素蛋白溶液和丝素微纤维束片共同凝胶化后，得到丝素纤维/丝素蛋白湿态复合凝胶材料；(本发明采用层积渗入方法，复合材料内侧面为丝素蛋白凝胶层，外侧面为丝素微纤维束片与丝素蛋白凝胶的交互嵌合层。)

18、7)将丝素纤维/丝素蛋白湿态复合凝胶材料冷冻干燥或者室温风干，获得丝素纤维/丝素蛋白干态复合凝胶材料，将干态复合凝胶材料用乙醇固定，再用去离子水洗涤数次除去残留乙醇，最终制得丝素纤维/丝素蛋白复合凝胶材料，即生物复合凝胶硬脊膜。

19、所述步骤1)中：

20、所述na2co3沸水溶液的质量分数为0.5％；

21、所述脱胶次数为两次，每次30min。

22、所述步骤2)中：

23、naoh溶液的浓度为0.5-4mol/l，降解时间为2-24h；

24、丝素微纤维悬浊液或丝素微纤维束悬浊液的浴比为1：(50-200)(g/ml)。

25、所述步骤2)中降解处理条件优选为：l-4mol/l naoh溶液处理丝素纤维为12h，所用浴比为1:100(g/ml)。由此获得的丝素微纤维长短均一。

26、所述步骤3)中：去离子水洗涤次数为2～4次，由此能充分除去残留naoh。

27、所述步骤4)中，丝素微纤维片的厚度为1.0±0.2mm。

28、所述步骤5)中：

29、cacl溶液的重量百分比浓度为50％，溶解的温度为98℃；

30、丝素蛋白溶液的浓度为8％。

31、所述步骤6)中：丝素微纤维或丝素微纤维束与丝素蛋白溶液的质量比为50-100/100(wt/wt)。当丝素微纤维与丝素蛋白溶液的质量比少于50/100，丝素微纤维的含量不足，则达不到提高力学性能的效果；当丝素微纤维与丝素蛋白溶液的质量比多于100/100，丝素微纤维的含量过多，则影响丝素溶液的凝胶化。

32、所述步骤7)中，乙醇固定时间为6-48h，优选12-36h，最佳为24h，由此本发明制得力学性能更好的生物复合凝胶硬脊膜。

33、所述步骤7)中：去离子水洗涤次数2-5次，优选为3次。由此本发明能充分除去残留乙醇，制成的生物复合凝胶硬脊膜有更好的安全性能和生物相容性。

34、本发明提供了一种新型生物复合凝胶硬脊膜及其制备方法，制备工艺简单、条件温和、且获得的生物复合凝胶硬脊膜力学性能优良：

35、生丝丝素微纤维压片为复合基材时，湿态下其弹性模量达到22.87±2.47mpa，最大拉伸强度达到34.17±0.77mpa。丝绵丝素微纤维压片为复合基材时，湿态下其弹性模量达到20.37±2.67mpa，最大拉伸强度达到33.97±0.73mpa。茧层丝素微纤维压片为复合基材时，湿态下其弹性模量达到19.77±2.73mpa，最大弹性强度达到33.67±0.57mpa。

36、生丝丝素微纤维束压片为复合基材时，湿态下其弹性模量达到24.67±2.12mpa，最大拉伸强度达到38.51±0.64mpa。丝绵丝素微纤维束压片为复合基材时，湿态下其弹性模量达到23.87±2.16mpa，最大拉伸强度达到37.79±0.54mpa。茧层丝素微纤维束压片为复合基材时，湿态下其弹性模量达到22.43±2.05mpa，最大弹性强度达到36.76±0.36mpa。

37、本发明的有益效果

38、本发明采用碱解法分别获得生丝丝素微纤维、丝绵丝素微纤维和茧层丝素微纤维为基材，不添加交联剂，制成复合凝胶硬脊膜，工艺简单，安全性好。本发明制备的复合凝胶硬脊膜的特点是具有较高力学性能。

39、本发明提供了一种制备高力学性能生物复合凝胶硬脊膜的方法，且该生物硬脊膜具有优良生物相容性，能够对脊髓手术进行有效保护及修复。