技術領域

本發明涉及一種絲素蛋白纖維支架及其制備方法，可用于軟組織、硬組織修復及藥物緩釋等再生醫學領域。

背景技術

由于疾病和事故導致的器官或組織損傷和功能缺失的病人每年都有數百萬之多，僅美國每年需要800多萬次手術對這類病人進行救治，其經濟花費在4000億美元以上。隨著現代醫學和外科手術技術的發展，通過組織或器官移植來修復功能損失已經被廣泛接受，然而卻面臨著巨大的供體缺口。通過再生醫學手段體在體內或體外形成組織或器官為受損功能的修復提供了新的治療方案。其中，組織工程支架材料的選擇及構建成為該治療方法的關鍵之一。

蠶絲蛋白是來源于自然界的天然高分子生物材料，具有優異的力學性質、可控的生物降解性、易加工性，特別是其與膠原同等的生物相容性而成為理想的再生醫學支架的原材料。我國是蠶絲的主要生產國，蠶絲產量占世界產量的70%以上。近年來，蠶絲的研究與應用從傳統的紡織領域延伸到高新技術領域，如光電子與生物醫用材料，特別是作為生物醫用材料已經取得了重要進展。

目前，制備絲素蛋白多孔支架的方法有很多，包括冷凍干燥、鹽析法、氣體發泡法、三維打印等，然而這些方法都依然存在一些難以克服的不足。例如，冷凍干燥法易形成片層結構，不利于細胞與組織生長，盡管現有技術報道了一種反復進行膜溶解控制絲素蛋白自組裝形成納米纖維結構，進而形成多孔支架，但效率低，重復性差，并且孔壁結構的存在直接限制細胞的遷移與相互作用，組織生長也因此受限。利用靜電紡絲技術制備的纖維支架被認為是組織工程理想的支架結構；然而靜電紡絲技術加工復雜、產量低、且靜電紡纖維膜結構致密，也不利于細胞與組織生長。

為此，克服現有加工技術與絲蛋白支架結構的上述問題，開發一種制備方法，并構建出有利于細胞與組織生長的絲素蛋白支架對絲素蛋白在生物醫用材料領域的應用及再生醫學的臨床應用都具有非常重大的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種天然絲素蛋白纖維支架的制備方法，及由該方法制備的天然絲素蛋白纖維支架，具有多孔支架的大孔徑高空隙率優點，同時具有纖維狀的內部結構特征，極大促進細胞生長，如細胞增殖與遷移、和組織生長，對組織工程技術臨床應用非常有利。

為達到上述目的，本發明提供一種天然絲素蛋白纖維支架的制備方法，包括以下步驟：

（1）對蠶絲進行脫膠處理，獲得絲素蛋白纖維；

（2）將絲素蛋白纖維分散于甲酸中，得到絲素纖維分散液；

（3）將氯化鈉加入所述絲素纖維分散液中，攪拌均勻，得到絲素纖維-氯化鈉-甲酸混合溶液；

（4）將絲素纖維-氯化鈉-甲酸混合溶液倒入模具中，揮發去除甲酸得到絲素纖維-氯化鈉固體；

（5）將絲素纖維-氯化鈉-甲酸混合液體或絲素纖維-氯化鈉固體置于流動的水和/或有機溶劑中去除氯化鈉，得到濕態絲素纖維支架；

（6）將濕態絲素纖維支架進行冷凍處理得到冷凍體，然后對冷凍體進行冷凍干燥即得到天然絲素蛋白纖維支架。

上述技術方案中，所述蠶絲為桑蠶絲、柞蠶絲、蓖麻蠶絲或者天蠶絲，優選桑蠶絲。

上述技術方案中，所述甲酸的質量濃度為50-99%，優選80-98%。本發明以甲酸分散絲素蛋白纖維，而不溶解，制備的天然絲素纖維支架內部結構以纖維為主，具有高孔隙率、高貫通率、優良的力學性能。

上述技術方案中，所述絲素纖維分散液中，絲素纖維的質量濃度為0.1-50%，優選1-10%。

上述技術方案中，所述氯化鈉的粒徑為1μm～2mm，優選100-600μm。由此得到的多孔結構更有利于細胞的黏附與生長，及組織長入。

上述技術方案中，所述絲素纖維與氯化鈉的質量比為1∶（10-500），優選1∶（20-200）。由此得到的支架具有更為均勻的多孔結構、適宜的孔隙率，更適合細胞與組織生長。

上述技術方案中，所述有機溶劑為甲醇、乙醇。

上述技術方案中，冷凍處理的溫度為-10～-196℃，冷凍干燥的溫度為-10～-80℃，冷凍處理的時間少于冷凍干燥的時間；這樣處理的優點是兼顧能源節約與多孔結構的穩定獲取。

本發明還公開了根據上述制備方法制備的天然絲素纖維支架，其內部主要由絲素纖維構成，纖維直徑為50nm-50μm，支架孔隙率大于50%，孔徑范圍為50μm~1mm，壓縮模量為5kPa-100MPa。