[發明專利]一步法制備高強度純羽毛角蛋白凝膠的方法

在審

• 申請號: 202110271648.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112812349A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 魏玉娟
• 申請（專利權）人: 河西學院
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08J9/28;C08L89/00
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 張英荷

本發明提供了一種一步法制備高強度純羽毛角蛋白凝膠的方法，是以羽毛為原料，通過在復合溶解液中高溫溶解，低溫凝固，水洗凝膠塊得到純角蛋白凝膠，冷凍干燥得海綿、室溫干燥（薄凝膠）得膜。本發明通過一步法制備得到，不需要經過一貫的透析（或等電點沉淀）、干燥、再溶解的過程，方法簡單環保、經濟高效；其次是制備的凝膠、海綿、膜具有良好的機械強度；并且具有生物相容性和細胞黏附增殖性能，無細胞毒性。因此可作為天然角蛋白高分子材料應用于生物醫用領域。

技術領域

本發明涉及一種一步法制備高強度純羽毛角蛋白凝膠的方法，屬于生物醫用天然高分子材料。

背景技術

在過去的十年中，基于角蛋白的生物材料已在生物醫學領域得到了廣泛研究。大量文獻研究表明，角蛋白具有生物降解性、生物相容性、促進細胞粘附、支持細胞增殖和具有合成細胞外基質(ECM)的功能。此外，角蛋白具有多種官能團的結構，可以根據所需的功能對官能團進行微調和修飾。例如修飾后的角蛋白可以用來結合疏水和親水的藥物或與藥物的特定官能團反應將藥物固定在其上或調節角蛋白基質的降解速率。故已開發出多種形式的基于角蛋白的生物醫學材料，例如薄膜、水凝膠、海綿、膜，海綿支架，敷料或纖維等。應用于骨組織工程，眼組織再生，傷口愈合，神經再生，皮膚置換和可控藥物遞送。然而純角蛋白材料由于脆性、機械和加工性能差等因素，使其應用受限，因此需要添加增塑劑、其他合成或天然聚合物以及交聯劑來解決這些缺點。

角蛋白是羽毛、羽毛、羊毛、犄角的主要成分，在羽毛中含量高達90%左右，是一種具有耐酸、堿及酶能力的難溶解蛋白質。角蛋白材料制備的第一步是溶解提取角蛋白，目前普遍使用還原法經過溶解、過濾、透析（或等電點沉淀）、干燥、再溶解等繁瑣的步驟提取制備角蛋白材料，但鮮有高強度角蛋白凝膠、海綿、膜的報道。例如專利《一種利用羽毛制備羽毛角蛋白海綿的方法》（CN102492166 A），是用去污劑和氧化還原劑配制的溶液溶解羽毛，然后將溶解液過濾、透析（或層析）后得純角蛋白溶液，直接冷凍干燥制備角蛋白海綿。專利《一種羽毛殘渣制備羽毛角蛋白海綿膜的方法》（CN102516580 A），是用還原法提取羽毛中角蛋白后，將不溶的羽毛殘渣直接堆積制備的不透明羽毛角蛋白海綿膜，雖說該膜具有一定的柔韌性，但它僅僅是羽毛中不溶解殘渣的堆積。其他大部分角蛋白凝膠、海綿、膜材料會以復合其他高分子（如CN201510298838.8、CN201510299512.7都是角蛋白復合海藻酸鈉，CN201810587364.2是角蛋白與PVA復合）或加入交聯劑來提高強度。

發明內容

本發明的目的是提供一種一步法制備高強度純羽毛角蛋白凝膠的方法。

一、高強度純羽毛角蛋白凝膠的制備

本發明一步法制備高強度純羽毛角蛋白凝膠的方法，是將脫脂羽毛在溶解液中溶解后得羽毛角蛋白溶解液，過濾除去未溶解的羽毛碎渣，濾液冷卻凝固后，用去離子水洗去凝膠中各化學物質，即得純角蛋白凝膠；所述溶解液中含有尿素、硫脲、焦亞硫酸鈉，所述尿素、硫脲、焦亞硫酸鈉的摩爾濃度分別為2~8mol/L、2~5mol/L、0.2~1mol/L、0.5~2mol/L。

將上述純角蛋白凝膠冷凍干燥得海綿；冷凍干燥是在-80~-40℃下干燥12~24h。

將上述純角蛋白凝膠室溫干燥得凝膠薄膜。

所述脫脂羽毛是將洗干凈的羽毛在有機溶劑中緩慢攪拌浸泡2~4h，用去離子水清洗三遍烘干即得；所述有機溶劑為石油醚、丙酮或乙醇。

所述脫脂羽毛與溶解液的質量比為0.01:1~0.01:3。

所述脫脂羽毛在溶解液中的溶解溫度為70~100℃，溶解時間為1~3h。

所述過濾用尼龍網，規格為300~500目。

所述冷卻溫度為0~40℃，冷卻時間為0.5~2h。