[01263777]可注射蚕丝素蛋白-海藻酸盐双交联水凝胶及其制备方法和使用方法

1、题来源与背景

本课题于为自选课题。其背景是：受损器官修复和重建是生物学和临床医学面临的重大难题。组织工程利用支架材料、种子细胞、生长因子在体外的生物反应器内或生物体内进行组织器官再生。用于组织修复的支架材料是组织工程与再生医学的核心内容之一。现在材料科学技术致力于设计与体内组织细胞生长环境相似的支架材料。可注射水凝胶是一种由亲水性聚合物交联形成的三维网状聚合物材料，是组织工程支架材料中的一种类型。与体外预制固体支架相比，可注射水凝胶能通过注射器注射、侵入性小、细胞接种较均一、可作为生长因子和药物的缓释载体，为细胞生长提供类似体内生理状态的环境。

在生物组织中，细胞外生长环境以蛋白质和多糖为主，通过蛋白质和多糖基质交联形成的复合支架材料具有仿生意义。海藻酸盐是一种天然多糖，其水溶液在二价阳离子的作用下可以交联形成水凝胶，但凝胶时间过快、机械强度差、细胞黏附性差等缺点限制了其在可注射领域的应用。因此，需对海藻酸盐凝胶进行改性。蚕丝素蛋白作为是蚕茧脱胶后获得的天然蛋白质。以蚕丝素蛋白制作的支架材料机械强度高、生物兼容性好，细胞黏附性好。

此外蚕丝素蛋白链上的氨基酸残基可修饰位点多，可修饰性强。

基于以上背景，本工作以蚕丝素蛋白和海藻酸盐为原料，通过离子交联和共价交联的双交联的方式，构建一种蚕丝素-海藻酸盐复合型可注射水凝胶。

2、技术原理及性能指标

本发明通过以下步骤制备可注射蚕丝素蛋白-海藻酸盐双交联水凝胶：（1）用碱煮法脱去家蚕蚕茧中的丝胶蛋白，得到蚕丝素蛋白。然后将蚕丝素蛋白溶于CaCl2：EtOH:H2O = 1mol:2mol:8mol的溶解体系中，制成2wt%的丝素蛋白溶液用二次水透析2-3天;（2）将海藻酸钠加水于60℃油浴中搅拌溶解，制成2wt%的海藻酸钠溶液，然后加入一定量1– 乙基 – 3 -（3- 二甲基氨丙基）碳化二亚胺/N- 羟基琥珀酰亚胺活化海藻酸钠;（3）在活化的海藻酸钠溶液中加入一定量的二价金属阳离子，混匀，然后按一定比列加入上诉制得的丝素蛋白溶液，快速搅拌均匀后静置成胶。

该水凝胶可在体外通过注射器注射入病灶部位，然后再在体内进行溶胶到凝胶的转变，生物相容性良好，可作为支架材料为细胞黏附生长提供空间依附。

3、技术的创造性与先进性

本发明通过离子交联和共价交联的双交联方式构筑了一种可注射型水凝胶，成功地对海藻酸凝胶进行了改性制作原料天然无毒、价格低廉，制得的水凝胶制备工艺简单、生物兼容性好、成胶速度快、性能可调、吸水率高，细胞黏附性好。

4、技术的成熟程度、适用范围和安全性

该水凝胶制备工艺简单、技术成熟，生物毒性低，其作为组织工程支架在组织修复领域具有潜在的应用前景。

5、应用情况及存在的问题

目前虽然取得了较好的试验结果，但没有合适的企业合作，且技术成熟度还是不够，因而没有开展实际转化。