CN102516777B

CN102516777B - 一种丝素蛋白水溶液及其制备方法

Info

Publication number: CN102516777B
Application number: CN201110387272.8A
Authority: CN
Inventors: 卢神州; 吴锡龙; 李明忠
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Jiangsu Hua Hao Silk Ltd By Share Ltd
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2015-02-11
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: CN102516777A

Abstract

本发明公开了一种丝素蛋白水溶液及其制备方法，属于生物医学技术领域。其技术方案是在丝素蛋白溶液中加入阻碍其凝胶化的强极性多元醇或可溶性盐，再经高温蒸汽灭菌，得到一种可以在室温下储存 3 个月以上不凝胶，不变质，具有稳定性的丝素蛋白水溶液，它适用于制成各种丝素蛋白膜、水凝胶、多孔材料、微球等以用于化妆品、护肤品、防晒膏、组织工程材料、药物载体、人工皮肤等。由于这种稳定的丝素蛋白水溶液可以长时间存放，使丝素蛋白生物材料的生产可以从随用随制的作坊式生产模式转变为大规模工业化生产模式。

Description

一种丝素蛋白水溶液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种蛋白质溶液及其制备方法，特别涉及一种用蚕丝丝素蛋白为原料制备稳定的蛋白水溶液及其制备方法，属生物医学技术领域。

背景技术

蚕丝蛋白是由蚕绢丝腺内壁上的内皮细胞分泌的高纯度蛋白质，由乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸等20种氨基酸组成，具有良好的生物相容性和优良的理化性能且可被生物降解。在非纺织领域，家蚕丝素纤维已长期用作外科手术缝合线。近年来，将丝素蛋白应用于人工皮肤、人工血管、人工骨、药物缓释载体以及酶固定材料的大量研究结果表明，丝素蛋白材料无毒性、无刺激作用，无免疫原性，是一种应用前景广阔的生物材料。这些丝素蛋白生物材料的生产均需要先制备丝素蛋白溶液。然而丝素蛋白溶液作为原料在应用时受到很大的限制。一方面作为一种蛋白质溶液，容易染菌而变质；另一方面，丝素蛋白是纤维状蛋白，容易向β-折叠转变形成凝胶变质。因此，一种稳定的丝素蛋白水溶液为丝素蛋白生物材料的制备及其应用提供了保障。制备稳定的丝素蛋白溶液需要解决两个方面的问题，一是灭菌，其二是防止丝素蛋白的凝胶。

常用的灭菌方法有高温灭菌、γ-射线灭菌和环氧乙烷灭菌。其中环氧乙烷灭菌会在溶液中残留，并可能引起丝素蛋白的变性；γ-射线的辐照会引起丝素蛋白的快速凝胶；高温也会引起丝素蛋白的凝胶。另一种可以去除细菌的方法为微孔滤膜过滤除菌，但是丝素蛋白为纤维状蛋白，极其容易堵塞微孔滤膜，难以大规模应用。因此，如何在灭菌的同时防止丝素蛋白凝胶变性是本发明需要解决的技术问题。

本发明之前，公开号为 CN101412853的中国发明专利公开了一种抗凝胶丝素蛋白水溶液及其制备方法，在丝素蛋白溶液中加入维生素Ｃ，以其为抗凝剂，提高了丝素蛋白水溶液的稳定性，解决了高浓度的再生丝素水溶液室温存放过程中快速凝胶的问题，但是，该技术方案未解决灭菌的问题，溶液容易造成染菌变质。公开号为CN l198520C的中国发明专利公开了一种芦荟凝胶的稳定化方法。芦荟凝胶在l20℃高温下灭菌3～5秒，灭菌后迅速冷却后再过滤，然而其需要采用过滤灭菌，难以适用于丝素蛋白。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种经灭菌处理后稳定的丝素蛋白溶液及其制备方法。

本发明采用的技术方案是提供一种丝素蛋白水溶液，它包括丝素蛋白，强极性多元醇或可溶性盐中的至少一种；按质量百分比，丝素蛋白的含量为水溶液的1～20%，强极性多元醇为丝素蛋白质量的0～60%，可溶性盐为丝素蛋白质量的0～1%；所述的可溶性盐为可溶性的一价或二价阳离子盐。

上述的一种丝素蛋白水溶液，所述的强极性多元醇为丙三醇、1,2,4-丁三醇、赤藓糖醇、苏阿糖醇、季戊四醇、环戊五醇、木糖醇、来苏糖醇、核糖醇、***糖醇、环己六醇、山梨醇、阿洛糖醇、阿卓糖醇、葡萄糖醇、甘露醇、古洛糖醇、艾杜糖醇、半乳糖醇、太罗糖醇及果糖醇中的一种，或它们的任意组合。所述的一价阳离子盐包括锂离子、钠离子、钾离子、铷离子、铯离子的氯化物、溴化物、硝酸盐、硫酸盐、硫氰酸盐、磷酸盐中的一种，或它们的任意组合。所述的二价阳离子盐包括镁离子、钙离子、亚铁离子、锌离子、铜离子、锰离子的氯化物、溴化物、硝酸盐、硫酸盐、硫氰酸盐、磷酸盐中的一种，或它们的任意组合。

本发明还提供一种上述丝素蛋白水溶液的制备方法，将蚕丝进行脱胶、溶解、透析浓缩处理后得到浓度为1～20wt%的丝素蛋白溶液，再进行如下步骤的加工：

（1）去除丝素蛋白溶液中的杂质；

（2）在丝素蛋白溶液中加入强极性多元醇或可溶性盐中的至少一种；强极性多元醇加入量为丝素蛋白质量的0～60%，可溶性盐加入量为丝素蛋白质量的0～1%；

（3）在l10～140℃的温度下灭菌处理10～30分钟，密封，冷却至室温，得到一种丝素蛋白水溶液，该溶液在室温下保存3个月以上不凝胶，不变质。

步骤（1）的去杂质为在离心转速大于4000转/分钟的条件下对丝素溶液进行离心处理10分钟以上。

由于丝素蛋白受到如高温、γ-射线辐照、化学交联剂、pH值改变等环境的影响，都会促使其成为稳定的β-折叠结构，形成凝胶化。本发明依据的原理是：在强极性溶液中，丝素蛋白能够减缓β-折叠结构的形成过程，从而采用在丝素蛋白溶液中加入强极性多元醇以及可溶性盐类，来提高溶液的极性，起到丝素蛋白保护剂的作用从而保护丝素蛋白在高温灭菌时引起的变性，防止高温下的丝素蛋白凝胶化，进而在储存过程中也起到减缓凝胶时间的作用。因此，灭过菌的丝素蛋白溶液在保护剂的作用下可以长时间存放。

与现有技术相比，本发明的明显优点是提供了一种稳定的丝素蛋白水溶液，它可以在室温下储存3个月以上，能够适用于大规模工业化制备稳定的丝素蛋白溶液。这种丝素蛋白溶液可以制成各种丝素蛋白膜、水凝胶、多孔材料、微球等以用于化妆品、护肤品、防晒膏、组织工程材料、药物载体、人工皮肤等。这种稳定的丝素蛋白水溶液可以长时间存放，避免了丝素蛋白溶液的浪费，也使得采用同一批丝素蛋白溶液制备材料成为可能。丝素蛋白的应用可以从随用随制的作坊式生产模式转变为大规模工业化生产模式。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案做进一步描述。

实施例1

将100 g家蚕生丝放入5 L质量浓度为0.05%的Na₂CO₃水溶液中，于98-100^oC处理30min，重复3次，使蚕丝脱胶，充分洗涤干燥后得到纯丝素纤维。将纯丝素纤维加入三元溶液中（由CaCl₂/水/乙醇摩尔比为1:8:2配成）溶液中，在70^oC搅拌溶解成丝素蛋白混合溶液。将所得到的丝素混合溶液装入透析袋中，用去离子水透析4天，以除去CaCl_2、乙醇等杂质，得到纯丝素蛋白溶液。

纯丝素蛋白溶液在离心转速为4000转/分钟的离心机中离心30分钟，去除溶解透析过程中产生的杂质。

在丝素蛋白溶液中加入丝素蛋白质量的5%的甘油，加入丝素蛋白质量的0.01%的氯化钾；放入耐高温容器中，在高温蒸汽灭菌锅中l20℃高温下灭菌10分钟；灭菌后密封，冷却至室温保存。该溶液可以在室温保存6个月以上。

实施例2

将0.1公斤生丝放入3升质量浓度为0.15％的碳酸钠水溶液中，于98～100℃处理2小时，使生丝脱胶，充分洗涤后得到纯丝素纤维。将晾干后的纯丝素纤维，用1升浓度为9.0摩尔/升的溴化锂溶液，在60±5℃下加热溶解得到丝素蛋白混合溶液。用纤维素膜为透析材料，将所得的丝素蛋白混合溶液用去离子水透析3天，去除溴化锂等杂质，得到纯丝素蛋白溶液。

纯丝素蛋白溶液在离心转速为5000转/分钟的离心机中离心20分钟，去除溶解透析过程中产生的杂质。

在丝素蛋白溶液中加入丝素蛋白质量的1%的山梨醇，加入丝素蛋白质量的0.001%的硫氰酸纳；放入耐高温容器中，在高温蒸汽灭菌锅中l10℃高温下灭菌30分钟；灭菌后密封，冷却至室温保存。该溶液可以在室温保存5个月以上。

实施例3

将200克废蚕丝放入8升质量浓度为0.05％的碳酸钠水溶液中，于98～100℃处理0.5小时脱胶，重复处理3次，充分洗涤后得到纯丝素。将晾干后的纯丝素用1升摩尔比为1：8：2的氯化钙、水、乙醇溶液，在75±5℃下加热溶解得到丝素蛋白混合溶液。用纤维素膜为透析材料，将所得的丝素蛋白混合溶液用去离子水透析3天，得到纯的丝素蛋白溶液。

纯丝素蛋白溶液在离心转速为10000转/分钟的离心机中离心10分钟，去除溶解透析过程中产生的杂质。

在丝素蛋白溶液中加入丝素蛋白质量的2%的甘露糖醇，加入丝素蛋白质量的0.02%的溴化钾；放入耐高温容器中，在高温蒸汽灭菌锅中l20℃高温下灭菌20分钟；灭菌后密封，冷却至室温保存。该溶液可以在室温保存3个月以上。

实施例4

将0.5公斤茧壳放入25升质量浓度为0.5％的中性皂溶液中，于98～100℃处理2小时，使茧壳脱胶，充分洗涤后得到纯丝素。将晾干后的纯丝素，用2.5升9.2摩尔/升的溴化锂水溶液，在60±2℃搅拌溶解成丝素蛋白混合溶液。用纤维素膜为透析材料，将所得的丝素蛋白混合溶液用去离子水透析，去除溴化锂等杂质，得到纯的丝素蛋白溶液。

纯丝素蛋白溶液在离心转速为8000转/分钟的离心机中离心20分钟，去除溶解透析过程中产生的杂质。

在丝素蛋白溶液中加入丝素蛋白质量的0.1%的氯化钠；放入耐高温容器中，在高温蒸汽灭菌锅中l10℃高温下灭菌10分钟；灭菌后密封，冷却至室温保存。该溶液可以在室温保存3个月以上。

Claims

1. 一种丝素蛋白水溶液，其特征在于：它包括丝素蛋白，强极性多元醇或可溶性盐中的至少一种；按质量百分比，丝素蛋白的含量为水溶液的1～20%，强极性多元醇为丝素蛋白质量的0～60%，可溶性盐为丝素蛋白质量的0～1%且不为0；所述的可溶性盐为可溶性的一价阳离子盐；所述的一价阳离子盐包括锂离子、钠离子、钾离子、铷离子、铯离子的氯化物、溴化物、硝酸盐、硫酸盐、硫氰酸盐、磷酸盐中的一种，或它们的任意组合；所述的强极性多元醇为丙三醇、1,2,4-丁三醇、赤藓糖醇、苏阿糖醇、季戊四醇、环戊五醇、木糖醇、来苏糖醇、核糖醇、***糖醇、环己六醇、山梨醇、阿洛糖醇、阿卓糖醇、葡萄糖醇、甘露醇、古洛糖醇、艾杜糖醇、半乳糖醇、太罗糖醇及果糖醇中的一种，或它们的任意组合。