一种孔壁具有纳米结构的材料及其应用

本发明涉及生物医用支架材料，具体涉及一种孔壁具有纳米结构的材料及其应用。

背景技术：

1、生物支架材料的作用在于提供物理支持、促进细胞的生长和迁移，以及促进新组织的形成。因此，用于促进伤口愈合的生物材料应具备适当的机械强度、柔韧性、孔隙率、孔结构、生物降解性以及生物相容性。例如，生物材料需要具备良好的弹性，使材料能够与伤口的大小和形状相适应。此外，适当的孔隙结构对细胞黏附、迁移、增殖和新组织的形成至关重要，互连的孔隙可以增强基质渗透性，从而促进营养物运输和废物清除以及支架内细胞信号的扩散。

2、亚微米和纳米尺度的支架表面形貌特征会影响涉及蛋白质和细胞的生物过程之间的物理化学相互作用，通过调控支架的表面形貌，模拟细胞外基质(ecm)结构，可以诱导适当的表面信号，以影响细胞的迁移、增殖等行为，促进组织再生。目前能够被用于制造亚微米和纳米级微观形貌结构的技术非常有限，尤其是引入其他任何杂质的方法。

3、利用高晶丝素蛋白纳米线基元制备大孔冷冻凝胶支架，不仅具有大孔结构，而且其孔壁粗糙和纳米空结构，这些微纳米结构进一步利于细胞黏附和增值，促进组织再生；但利用高晶丝素蛋白纳米线基元制备大孔冷冻凝胶支架，相较于利用低晶丝素蛋白纳米线基元制备大孔冷冻凝胶支架刚性强，植入体内后引起更高的免疫刺激响应，在一定程度上限制了其在组织再生领域的应用。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种孔壁具有纳米结构的材料及其应用，通过超声处理调控高晶丝素蛋白纳米纤维的尺寸，获得丝素蛋白纳米纤维溶液具有更好的稳定性和生物相容性，经冷冻交联处理，在大尺寸的一级孔的孔壁上形成纳米孔结构，提高了细胞迁移、增值能力，同时具有适宜的机械性能能够更好地促进创面愈合和修复皮肤质量。

2、为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种孔壁具有纳米结构的材料，以超声处理调控的高晶丝素蛋白纳米纤维作为基元，在冷冻条件下交联得到的水不溶性多孔材料。

3、进一步的，所述材料内具有孔径为100-300μm的一级孔，所述一级孔的孔壁表面具有孔径为10-50nm的二级孔，优选为20-50nm。

4、进一步的，所述材料的孔隙率在90％以上。

5、进一步的，所述材料在应变下的压缩模量为较未经超声处理低25％以上。

6、本发明第二方面提供第一方面所述孔壁具有纳米结构的材料的制备方法，包括如下步骤：

7、s1.将丝素蛋白溶液依次进行浓缩、稀释、孵育，得到丝素蛋白纳米纤维溶液；

8、s2.超声处理丝素蛋白纳米纤维溶液；

9、s3.在超声后的丝素蛋白纳米纤维溶液中加入交联剂和催化剂，经冷冻和交联，得到孔壁具有纳米结构的材料。

10、本发明将丝素蛋白溶液进行浓缩、稀释、孵育后，通过超声处理调控丝素蛋白纳米线的长度，获得的丝素蛋白纳米纤维溶液具有更好的生物相容性，避免对人体组织的刺激，且高晶丝素蛋白纳米纤维体系较稳定，不易发生聚集,经冷冻交联处理，在大尺寸的一级孔的孔壁上形成纳米孔结构，提高了细胞迁移、增值能力，可以更好的应用于支架，便于丝素蛋白纳米纤维在医疗用于的应用。

11、进一步的，高晶丝素蛋白纳米纤维的制备方法为现有技术(如专利cn101891962a公开的丝素蛋白多孔三维材料的制备方法)，基本过程为将蚕丝溶解、透析，进一步经过浓缩、稀释和孵育获得。

12、进一步的，所述超声处理的功率为100-1000w,优选为300-700w，时间为1-60min，优选为1-15min。

13、进一步的，超声后的丝素蛋白纳米纤维的长度为10-300nm，优选为50-260nm。

14、进一步的，s1中，所述丝素蛋白纳米纤维的浓度为0.1-5wt％，优选为0.5-3wt％。

15、进一步的，所述交联剂为乙二醇二缩水甘油基乙醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、二环氧甘油醚、1,3-二环氧甘油醚甘油、双酚a二缩水甘油醚及其衍生物、间苯二酚二缩水甘油醚和新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或几种，所述丝素蛋白纳米纤维与交联剂的质量比为1：(0.1-1)。

16、进一步的，所述催化剂优选为四甲基乙二胺，所述丝素蛋白纳米纤维与催化的质量比为1：(0.1-1)。

17、进一步的，冷冻温度为-10℃～-30℃，冷冻时间为20-30h，解冻温度为室温。

18、本发明第三方面提供第一方面所述的孔壁具有纳米结构的材料在支架中的应用。

19、本发明的有益效果：

20、本发明通过超声处理调控高晶丝素蛋白纳米纤维的尺寸，获得丝素蛋白纳米纤维溶液具有更好的稳定性和生物相容性，经冷冻交联处理，在大尺寸的一级孔的孔壁上形成纳米孔结构，提高了细胞迁移、增值能力，同时具有适宜的机械性能能够更好地促进创面愈合和修复皮肤质量。

技术特征：

1.一种孔壁具有纳米结构的材料，其特征在于，以超声处理调控的高晶丝素蛋白纳米纤维作为基元，在冷冻条件下交联得到的水不溶性多孔材料。

2.如权利要求1所述的孔壁具有纳米结构的材料，其特征在于，所述材料内具有孔径为100-300μm的一级孔，所述一级孔的孔壁表面具有孔径为10-50nm的二级孔。

3.如权利要求1所述的孔壁具有纳米结构的材料，其特征在于，所述材料的孔隙率大于90％。

4.一种孔壁具有纳米结构的材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的孔壁具有纳米结构的材料的制备方法，其特征在于，所述超声处理的功率为100-1000w，时间为1-60min。

6.如权利要求4所述的孔壁具有纳米结构的材料的制备方法，其特征在于，s1中，所述丝素蛋白纳米纤维的浓度为0.1wt-5wt％。

7.如权利要求4所述的孔壁具有纳米结构的材料的制备方法，其特征在于，s2中，超声后所述丝素蛋白纳米纤维的长度为10-300nm。

8.如权利要求4所述的孔壁具有纳米结构的材料的制备方法，其特征在于，所述交联剂为乙二醇二缩水甘油基乙醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、二环氧甘油醚、1,3-二环氧甘油醚甘油、双酚a二缩水甘油醚及其衍生物、间苯二酚二缩水甘油醚和新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。

9.如权利要求4所述的孔壁具有纳米结构的材料的制备方法，其特征在于，冷冻温度为-10℃～-30℃，冷冻时间为20-30h。

10.一种权利要求1-3任一项所述的孔壁具有纳米结构的材料在支架中的应用。

技术总结本发明公开了一种孔壁具有纳米结构的材料及其应用，通过超声处理调控高晶丝素蛋白纳米纤维作为基元，通过交联处理，在大尺寸的一级孔的孔壁上形成孔壁具有纳米结构的材料。本发明孔壁具有纳米结构提高了细胞迁移、增值能力，同时具有适宜的机械性能，能够更好地促进创面愈合和修复皮肤质量。技术研发人员：郑兆柱,吕强,陈亚倩受保护的技术使用者：苏州大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10