CN1394875A - 一种丝素蛋白的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种丝素蛋白的提取方法，所述丝素蛋白是一种具有良好的氧渗透性，透气性较好，优异的生物体相容性、良好的柔软性、良好的体液湿润性和抗污性、稳定性能较好的天然生物高分子，特别适合于制造软式隐形眼镜。本发明所得丝素蛋白纯溶液还可应用于医治眼疾的受控药物释放的眼绷带或角膜伤害或疾病的保护器材、医治创伤的绷带或医治烧伤的人造皮肤。
Description
技术领域：
本发明涉及到一种天然高分子生物聚合物的提取方法，具体讲是相对于目前市面上所有的隐形眼镜材料来说，属于一种具有良好的氧渗透性，透气性较好，优异的生物体相容性、良好的柔软性、良好的体液湿润性和抗污性、稳定性能较好的天然生物高分子，该聚合物特别适合于制造软式隐形眼镜。
背景技术：
研究表明：隐形眼镜，特别是对于适合长期陪戴的隐形眼镜片来说，可用来制备的材料必须具备以下几个特性：
(1)、氧穿透率；
(2)、柔软性；
(3)、亲水性；
(4)、稳定性；
(5)、泪水湿润性；
(6)、抗脱水性；
(7)、抗积水性；
到目前为止，隐形眼镜材料的发展历程已有很长时间，主要经历了以下几个发展阶段：最早应用的是硬质塑料材料聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，虽然由这种材料制备的隐形眼镜具有良好的稳定性和抗脱水性，但是在氧渗透性、柔软性、亲水性、长期的泪水湿润性和抗污性能方面较差；其后是水凝胶软式镜片，它是由聚甲基丙烯酸-2羟乙基酯PHEMA及其相关的材料制成的，这种镜片受到了人们的普遍欢迎，但美中不足的是该镜片的氧穿透率性能太差。因此，当配戴这种镜片时，眼角膜会接受不到充分的氧气补给，一些不良反应，如角膜溃烂、发炎、变厚等严重现象常会发生。针对这种情况，人们研制了第三代隐形眼镜片：硬式通气镜HGP，它一般是由丙烯酸基聚硅氧烷和丙烯酸基聚氟硅氧烷两种材料制备而成。这种镜片虽然大大提高了氧穿透率，也具有良好的稳定性和抗脱水性，但是缺乏柔软性、亲水性、长期泪水湿润性以及抗积污性。由于这些缺陷，长期配戴这种隐形镜片的人们经常感到眼睛不舒服，会发现角膜磨损、变形。目前，为了制备满足上述所需各种特性、并适合于长期配戴的隐形眼镜，人们正在研制软式透气镜SGP。例如：张氏的美国专利4,182,882及4,343,927；Tanaka的美国专利4,139,513以及Leboeuf的美国专利4,246,389。虽然由依据这些专利所制成的镜片可以有很好的氧穿透率、柔软性及亲水性，但在其它性能方面依旧存在着缺陷。
显然，为了制备满足上述所需各种特性、并适合于长期配戴的隐形眼镜，把隐形眼镜技术提高到一个新的水平，使患者真正地享受到此种镜片的好处而不致遭受其害。目前，我们迫切需要在材料方面有所突破，而不仅仅是致力于已有隐形眼镜材料的改性。经过我们的研究发现，丝素材料的研制有可能会带来隐形眼镜技术的变革。
科学研究表明：蚕丝是有丝素蛋白(Fibroin)和丝胶(Sericin)两部分组成的，丝胶包在丝素蛋白的外面，约占重量的25％，蚕丝中还有5％左右的杂质，丝素蛋白是蚕丝中的主要部分，约占重量的70％。丝素蛋白以反平行折叠链构象(β-sheet)为基础，形成直径大约为10nm的微纤维，无数微纤维密切结合组成直径大约为1μm的细纤维，大约100根细纤维沿长轴排列构成直径大约为10μm-18μm的单纤维，即蚕丝蛋白纤维。。
丝素蛋白中包含有18种氨基酸，而其中分子式较简单的丙氨酸(Ala)、甘氨酸(Gly)、丝氨酸(Ser)含量较大，约占总量的85％以上，三者的摩尔比为4∶3∶1。并按一定的序列结构(Ala-Gly-Ser)排布形成规整的链段，这些链段大多数位于丝素蛋白的结晶区域；而带有较大侧基的苯丙氨酸(Phe)、酪氨酸(Tyr)、色氨酸(Try)等则主要存在于非晶区域。丝素蛋白的分子量很高，在(3.6-3.7)×105的范围内。
本发明中的丝素蛋白是一种天然蛋白质，具有多孔性及较高的吸水回潮率、具有良好的氧渗透性，具有优异的生物体相容性、良好的体液湿润性和抗污性。因此，相对于合成高分子聚合物，由这种材料制备的隐形眼镜具有优异的性能，戴上它，人的眼睛会感到比较舒适。
发明内容：
本发明中的丝素蛋白是一种可以从蚕丝中提取的天然生物高分子材料，这种丝素蛋白溶液的提取方法，按以下步骤进行：
1、去除蚕茧中的蚕蛹，将蚕茧洗净绞碎备用；
2、蚕茧中的丝胶和杂质可以用以下几种方法除去，得到的丝素蛋白纤维：
(1)、有机酸法：使用有机酸-酒石酸作为脱胶剂，酒石酸溶度12-18％，在温度70-100℃脱胶。
(2)、皂煮法：使用一种由橄榄油制备的马塞(Marseilles)皂作为脱胶剂，在80-120℃脱胶。
(3)、碱法：使用Na2CO3、NaHCO3中的一种或两种作为脱胶剂，其溶度控制在0.2-6％，优选为0.4-0.8％，在温度70-100℃下脱胶。在脱胶之前最好将经步骤1处理的蚕茧在20-60℃下浸泡8-20小时，经浸泡处理的蚕茧的脱胶时间仅需0.5-3h。碱法为最优方法。
3、将丝素蛋白纤维放在去离子水中浸泡，然后在30-100℃下烘干。
4、将丝素蛋白纤维溶解在以下几种溶剂中：
(1)、使用7-11M的LiBr水溶液作为溶剂，在温度30-60℃下将丝素蛋白纤维溶解。或
(2)、使用Cu-C2H7N、Cu(OH)2-NH4或[Cu(NH3)4](OH)2水溶液溶液作为溶剂，在温度40-90℃下将丝素蛋白纤维溶解。或
(3)、使用溶度为35-60％，优选40-45％的CaCl2-H2O或CaCl2-C2H6O-H2O溶液作为溶剂，在温度60-80℃下溶解。在溶解之前最好将经步骤3处理的丝素蛋白纤维在20-50℃下浸泡8-20小时，经浸泡处理的丝素蛋白纤维的溶解时间仅需0.8-3h。此溶剂为最优。
5、将丝素蛋白溶液装在纤维素分离膜中透析，除去溶剂中小分子的影响，再经过离心分离去除杂质，从而得到丝素蛋白纯溶液。
本发明所得丝素蛋白纯溶液可在40-90℃下固化，一般固化时间为5-7小时，获得一定厚度的透明的丝素蛋白膜，其可作为一种新型的隐形眼镜，另外还可应用于医治眼疾的受控药物释放的眼绷带或角膜伤害或疾病的保护器材、医治创伤的绷带或医治烧伤的人造皮肤。
具体实施方式：
实施例1
首先，我们将蚕茧中的蚕蛹除去，将蚕茧绞碎放入烧瓶中，使用NaHCO3溶液作为脱胶剂在25℃下浸泡8h，其溶度控制在0.6％，在温度80℃下除去丝胶需要1.5h。然后用去离子水将所得到的丝素纤维洗净，在60℃温度下烘干。再次将丝素蛋白纤维绞碎放入烧瓶中，加入溶度40％的CaCl2-H2O溶液作为溶剂在25℃下浸泡12h，在温度79℃下将丝素蛋白纤维溶解，仅需要2.8h，冷却后，将丝素蛋白溶液装在纤维素分离膜中透析3天，将溶剂中小分子的除去，再经过高速离心分离除去杂质，从而得到丝素蛋白纯溶液。在80℃温度下将丝素蛋白溶液固化从而获得所需的丝素蛋白眼镜坯，经过可见光谱分析，这种眼镜坯的透光率为94％；而且亲水性能较好，与水的接触角为23.5°。
实施例2
首先，我们将蚕茧中的蚕蛹除去，将蚕茧绞碎放入烧瓶中，使用Na2CO3溶液作为脱胶剂在25℃下浸泡12h，其溶度控制在0.4％，在温度72℃下除去丝胶需要1.8h。然后用去离子水将所得到的丝素纤维洗净，在68℃温度下烘干。再次将丝素蛋白纤维绞碎放入烧瓶中，加入溶度为45％的CaCl2-H2O溶液作为溶剂在25℃下浸泡18h，在温度70℃下将丝素蛋白纤维溶解，仅需要2h左右，冷却后，将丝素蛋白溶液装在纤维素分离膜中透析4天，将溶剂中小分子的除去，再经过高速离心分离除去杂质，从而得到丝素蛋白纯溶液。在90℃温度下将丝素蛋白溶液固化从而获得所需的丝素蛋白眼镜坯，经过可见光谱分析，这种眼镜坯的透光率为98％；而且亲水性能较好，与水的接触角为22°。
实施例3
首先，我们将蚕茧中的蚕蛹除去，将蚕茧绞碎放入烧瓶中，使用NaHCO3溶液作为脱胶剂在25℃下浸泡8h，其溶度控制在1％，在温度100℃下除去丝胶需要0.8h。然后用去离子水将所得到的丝素纤维洗净，在76℃温度下烘干。再次将丝素蛋白纤维绞碎放入烧瓶中，加入溶度为45％的CaCl2-H2O-C2H6O溶液作为溶剂在25℃下浸泡19h，在温度69℃下将丝素蛋白纤维溶解，仅需要1.5h，冷却后，将丝素蛋白溶液装在纤维素分离膜中透析4天，将溶剂中小分子的除去，再经过高速离心分离除去杂质，从而得到丝素蛋白纯溶液。在66℃温度下将丝素蛋白溶液固化从而获得所需的丝素蛋白眼镜坯，经过可见光谱分析，这种眼镜坯的透光率为96％；而且亲水性能较好，与水的接触角为22.3°。
实施例4
首先，我们将蚕茧中的蚕蛹除去，将蚕茧绞碎放入烧瓶中，使用NaHCO3溶液作为脱胶剂在25℃下浸泡18h，其溶度控制在0.5％，在温度78℃下除去丝胶需要0.5h。然后用去离子水将所得到的丝素纤维洗净，在53℃温度下烘干。再次将丝素蛋白纤维绞碎放入烧瓶中，加入溶度为42％的CaCl2-H2O溶液作为溶剂在25℃下浸泡16h，在温度72℃下将丝素蛋白纤维溶解，仅需要0.8h，冷却后，将丝素蛋白溶液装在纤维素分离膜中透析4天，将溶剂中小分子的除去，再经过高速离心分离除去杂质，从而得到丝素蛋白纯溶液。在45℃温度下将丝素蛋白溶液固化从而获得所需的丝素蛋白眼镜坯，经过可见光谱分析，这种眼镜坯的透光率为95％；而且亲水性能较好，与水的接触角为21.8℃。
Claims (5)
1.一种丝素蛋白的提取方法，按以下步骤进行：：
1、去除蚕茧中的蚕蛹，将蚕茧洗净绞碎备用；
2、使用Na2CO3、NaHCO3中的一种或两种作为脱胶剂，其溶度控制在0.2-6％，在温度70-100℃下脱胶，得到的丝素蛋白纤维；
3、将丝素蛋白纤维放在去离子水中浸泡，然后在30-100℃下烘干；
4、将丝素蛋白溶解在溶度为35-60％的CaCl2-H2O或CaCl2-C2H6O-H2O溶液中，温度为60-80℃；
5、将丝素蛋白溶液装在纤维素分离膜中透析、离心分离，得到丝素蛋白纯溶液。
2.根据权利要求1的提取方法，其特征在于：在步骤2中，所述脱胶剂溶度为0.4-0.8％。
3.根据权利要求1或2的提取方法，其特征在于：在步骤2脱胶之前将经步骤1处理的蚕茧在20-60℃下浸泡8-20小时。
4.根据权利要求1或2的提取方法，其特征在于：在步骤4中，CaCl2-H2O或CaCl2-C2H6O-H2O溶液溶度为40-45％。
5.根据权利要求1或2的提取方法，其特征在于：在步骤4溶解之前将经步骤3处理的丝素蛋白纤维在20-50℃下浸泡8-20小时。
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