專利名稱：：一種蠶絲蛋白和聚l-乳酸的共聚物及其熔融聚合制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物及其熔融聚合制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：聚乳酸(PLA)是一種生物相容性很好的可生物降解吸收高分子材料，具有優(yōu)良的力學(xué)性能，且其原料可以通過淀粉發(fā)酵制備，實現(xiàn)資源的再生。PLA已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于組織工程及其他生物醫(yī)藥領(lǐng)域，其降解產(chǎn)物可參與人體的新陳代謝、毒性低。PLA是疏水性的高分子，對細胞的粘附性較差。純聚乳酸作為組織工程材料植入生物體后會引起一些溫和的炎癥反應(yīng)。聚乳酸的脆性較大，力學(xué)強度偏低，且降解周期難于控制。因此，為了提高聚乳酸材料力學(xué)性能、生物降解性能和生物相容性，常采用共聚改性法、等離子體表面處理、表面修飾法等對聚乳酸材料進行改性。其中，共聚改性是聚乳酸重要的分子工程方式，通過與其他單體或低聚物的共聚可改變材料的親水性、結(jié)晶性等，聚合物的降解速度可根據(jù)共聚物的分子量及共聚單體或低聚物種類及配比等加以控制，從而實現(xiàn)聚乳酸材料在組織工程方面的廣泛應(yīng)用。聚乳酸的共聚改性工藝路線包括丙交酯/共聚單體的開環(huán)聚合和乳酸/共聚單體的共縮聚兩種。丙交酯或乳酸與親水性的單體或聚合物如聚乙二醇、氨基酸、聚肽和多糖類等共聚，在疏水的聚乳酸鏈段中引入親水的聚合物鏈段，可以提高材料的生物相容性，調(diào)節(jié)其降解速率。聚氨基酸具有多個活性官能團，可以固定生物活性分子，如蛋白質(zhì)、糖類、多肽等，其支鏈可以與小肽、藥物或交聯(lián)劑等連接，促進細胞的粘附和生長。聚氨基酸本身也具有良好的生物相容性和可生物降解性，其降解產(chǎn)物氨基酸對人體無毒害作用。將聚氨基酸鏈段引入聚乳酸，可降低聚乳酸的結(jié)晶度、調(diào)節(jié)降解性能、提高親水性。共聚物側(cè)鏈的反應(yīng)活性官能團可以吸附蛋白質(zhì)、糖類、多肽等，使整個共聚物大分子鏈獲得特定的氨基酸順序以便細胞識別，從而有效固定生物活性因子，提高聚乳酸與細胞的親和性。乳酸-氨基酸共聚物一般通過丙交酯與氨基酸環(huán)狀衍生物的開環(huán)共聚來制備，其中乳酸/賴氨酸體系的共聚研究最多。Barrera等則先合成出含有乳酸結(jié)構(gòu)單元和氨基被保護的賴氨酸單元的環(huán)狀二聚體，再與丙交酯一起陽離子開環(huán)共聚合得到含賴氨酸單元2.6%的乳酸_賴氨酸共聚物。該共聚物的氨基可偶聯(lián)短肽，賦予它更好的生物活性，能有效提高其對細胞的黏附力a.Am.Chem.Soc.，2004,115(23):11010-11011)。Jin等先合成了氨基被保護的絲氨酸單元的環(huán)狀二聚體，然后與丙交酯反應(yīng)，合成了含絲氨酸2%的乳酸與絲氨酸的共聚物(Polymer,1998,39(21):5155-5162)。Elisseeff和Kimura等通過設(shè)計新環(huán)而制備出乳酸與甘氨酸、賴氨酸的交替共聚物，這些材料是細胞培養(yǎng)及組織工程的良好載體。共聚物中氨基酸含量對其性能有顯著影響，其玻璃化溫度、熔點、結(jié)晶度均低于聚L-乳酸(PLLA)，而其降解速度略快于PLLA。共聚物中氨基酸含量越高，降解速度越快。4通過改變共聚物中氨基酸含量可實現(xiàn)聚乳酸類材料的降解速度的可調(diào)控性(Elisseeff，Macromolecules，1997,30(7):21822184。Kimura，Macromolecules，2006，21(11):33383340)。中國專利ZL03135454.8公開了一種聚乳酸_氨基酸酯共混物及其制備方法，采用溶液共混法改性聚乳酸，獲得聚乳酸/氨基酸酯的共混物，該共混物材料有很好的生物相容性和界面相容性，可作為組織支架材料。但是氨基酸的制備與聚合成本高，工藝復(fù)雜，且共聚物中氨基酸鏈段的含量較低，影響了材料性能的改善。蠶絲蛋白(SF)是一種天然氨基酸共聚物，具有優(yōu)良的機械性能和生物相容性。蠶絲素蛋白中含有18種氨基酸，其中甘氨酸(36%)、丙氨酸(28%)、絲氨酸(14%)和酪氨酸(10%)含量較多。蠶絲蛋白的一些氨基酸廣泛存在于人和脊椎動物的組織中，對人體細胞具有親和性。蠶絲蛋白可以根據(jù)不同的研究目的和制備條件被制作為纖維、粉末、凝膠、絲肽粉及絲素膜等多種形式，可用作化妝品基材、食品添加劑和醫(yī)藥原料等。近年來，蠶絲蛋白的凝膠和多孔性材料已經(jīng)被開發(fā)作為藥物釋放載體、三維細胞培養(yǎng)基、人造皮膚、抗凝血材料及透析膜等，但再生絲蛋白材料尚存在機械性能和降解速度難以控制的問題。而且純絲素膜溶失率很高，不能直接使用，不溶化處理后，強度較大，但伸長很小，Tg超過200°C，膜又硬又脆，很難在生物體內(nèi)使用，所以必需經(jīng)過改性以后才可以作為醫(yī)用材料使用。國內(nèi)已有將蠶絲蛋白和聚乳酸進行混合，制備細胞黏附性優(yōu)良、降解性能良好的生物醫(yī)用材料的研究報導(dǎo)。陳建勇、張加忠等用聚L-乳酸對絲素膜進行改性，共混合膜的力學(xué)性能明顯提高，透汽性也有所提高，但透濕性略有下降(化工學(xué)報，2008，3(59):773777;功能材料，2007，12(38):20482051)。周燕、劉揚等利用蠶絲素蛋白溶液和聚乳酸溶液充分混合制得共混膜。改變蠶絲蛋白的結(jié)構(gòu)性能作用，制備生物降解膜(絲綢月刊，2007，4:1618)。聚乳酸作為生物降解材料，具有優(yōu)良的性能。蠶絲蛋白可以進行酸或堿催化水解，生成較小分子量的蠶絲蛋白。通過控制絲素溶液的濃度、水解時間、溫度等可獲得所需分子量的水溶性的蠶絲蛋白(SF)。因此，在綜合考慮蠶絲蛋白和聚乳酸這兩種材料性能的基礎(chǔ)上，利用蠶絲蛋白作為親水性基團，改性聚乳酸材料。專利(200810242818.9)采用蠶絲蛋白與D，L-丙交酯開環(huán)共聚，制備了蠶絲蛋白/D，L-丙交酯共聚物，D，L-丙交酯鏈段中含有D-型和L-型兩種光學(xué)異構(gòu)體，因此得到的共聚物PSDLLA基本不具有光學(xué)活性，人體內(nèi)只含有可以分解L-型的酶類，PSDLLA降解時產(chǎn)生的D-型乳酸難以分解，可能對人體形成危害，因此，需要研制L-型光學(xué)活性的蠶絲蛋白/聚L-乳酸共聚物材料。L-乳酸與蠶絲蛋白直接熔融聚合和熔融/固相聚合可以制備L-型光學(xué)活性的共聚物(專利申請?zhí)?00810242817.4和200810242819.3)。但是L-乳酸在高溫聚合時容易產(chǎn)生消旋現(xiàn)象，降低了產(chǎn)物的光學(xué)活性，因此，上述方法只能制備低L-型光學(xué)活性的共聚物材料。共聚物中存在D-型結(jié)構(gòu)單元，且D-型結(jié)構(gòu)分布不均勻，導(dǎo)致共聚物性能下降。L-乳酸與絲素蛋白的熔融聚合和熔融/固相聚合與開環(huán)聚合的樣品的形態(tài)差別較大，這可能是由于其PLA和SF的嵌段結(jié)構(gòu)不同所引起的。熔融聚合容易形成多嵌段聚合物，開環(huán)聚合更容易形成雙嵌段聚合物，而熔融/固相聚合則可能兩種情況都存在。蠶絲蛋白與L-丙交酯進行開環(huán)共聚，反應(yīng)更容易進行，可以得到L-鏈段嵌段共聚物，提高共聚物的光學(xué)活性，合成高L-型光學(xué)活性的共聚物材料，但這方面目前國內(nèi)外尚無研究報導(dǎo)。我國石油資源的嚴重匱乏已經(jīng)制約著經(jīng)濟的發(fā)展，而我國具有豐富的乳酸類的生物資源，可以替代石化產(chǎn)品。同時，我國是世界上蠶絲大國，生產(chǎn)中的廢絲和下腳繭可以制備蠶絲蛋白肽鏈。蠶絲蛋白/聚乳酸改性材料在生物醫(yī)用材料、紡織材料、塑料和涂料等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物，以改善聚乳酸材料的親水性、生物相容性、細胞親和性，控制材料的降解速度。本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供上述共聚物的熔融聚合制備方法。本發(fā)明還要解決的另一個技術(shù)問題是提供上述共聚物的應(yīng)用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下—種蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物，該共聚物具有如下結(jié)構(gòu)其中，X為12500間的整數(shù)，Y為13200間的整數(shù)，R為H、-CH3、-CH20H、-CH2SH、-CH(HO)CH3、-CH(CH3)2、_CH2CH(CH3)2、-CH(CH3)CH2CH3、_CH2CH2SCH3、-CH2C00H、-CH2CH2C0NH2、_CH2CH2CH2CH2NH2、_CH2CH2CH2CH2NH2、中的任意一種或多種；該共聚物分子量為5000180000，蠶絲蛋白鏈段與聚L-乳酸鏈段的質(zhì)量比為0.5/99.599.5/0.5。上述蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物的熔融聚合制備方法，包括如下步驟(1)熔融開環(huán)聚合制備蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物(PLLASF):將催化劑丄-丙交酯和脫水后的蠶絲蛋白粉加入聚合釜中，在030毫米汞柱壓力下，14020(TC下，反應(yīng)240小時；所述的催化劑為金屬化合物、或金屬化合物與質(zhì)子酸的復(fù)合體系、或金屬化合物與烷基化試劑的復(fù)合體系，催化劑復(fù)合體系中，金屬化合物的摩爾含量占整個催化劑復(fù)合體系的199%;催化劑中金屬化合物的質(zhì)量為L-丙交酯質(zhì)量的O.016.OX，蠶絲蛋白與L-丙交酯的質(zhì)量比為1/9999/1;(2)蠶絲蛋白肽鏈和聚L-乳酸的共聚物(PLLASF)的純化將步驟(1)得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀，濾出的沉淀物在65t:下真空干燥1016小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。PLLASF的結(jié)構(gòu)可由核磁共振譜確定。在PLLASF的^-NMR譜圖中，L-丙交酯鏈段的吸收峰在1.6ppm、5.2ppm處，而蠶絲蛋白的吸收峰在3.75ppm、7.07ppm和7.48ppm處。在PLLASF的13C_NMR譜上，蠶絲蛋白鏈段的特征吸收峰為44.8ppm、50.6卯m、166.6ppm和169.6卯m，聚L-乳酸鏈段的特征吸收峰位于69.2卯m、169.48卯m，而聚L-乳酸鏈段和蠶絲蛋白共聚連接的吸收峰66-72ppm處，即該共聚物由聚乳酸鏈段和蠶絲蛋白肽鏈段組成。6步驟(1)所述的蠶絲蛋白的相對分子質(zhì)量為1000100000。蠶絲蛋白的分子量對共聚物的結(jié)構(gòu)與性能同樣具有明顯的影響，可通過蠶絲蛋白的水解條件得到不同的鏈長度的絲肽鏈段，本發(fā)明所用蠶絲蛋白的分子量為1000100000。步驟(1)所述的催化劑體系為金屬化合物與質(zhì)子酸的復(fù)合體系，或金屬化合物與烷基化試劑的復(fù)合體系，所謂復(fù)合體系即將上述兩種物質(zhì)混合均勻形成的體系。金屬化合物為I、II、III、IV、V族的金屬和過渡金屬的氧化物、鹵化物、氫氧化物、金屬有機化合物、羧酸鹽以及這些金屬化合物的水合物中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物，優(yōu)選SnCl2、SnCl22H20、SnCl4、SnCl42H20、ZnCl2H20、SbF3、TiCl4、MgCl2、Sb203、Mg0、Pb0、二乙氧基鋁、三異丙氧基鋁、辛酸亞錫、異辛酸亞錫和三丁基甲氧基錫中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物；質(zhì)子酸為鹽酸、磷酸、亞磷酸、乙酸、辛酸和鹵代羧酸中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物；烷基化試劑為氟磺酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、萘磺酸、萘二磺酸及含甲基、二甲基、三甲基、羥甲基、乙基、二乙基、丙基或異丙基的苯磺酸、萘磺酸和萘二磺酸中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物。所述的催化劑體系，對于金屬化合物與質(zhì)子酸的復(fù)合體系優(yōu)選SnCiy乙酸、SnCl22H20/辛酸、MgCl2/氯乙酸和異辛酸亞錫/辛酸中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物；金屬化合物與烷基化試劑的復(fù)合體系優(yōu)選SnCl2/苯磺酸、SnC1/苯磺酸、SnCl乂對甲基苯磺酸、SnCl乂萘磺酸、SnCl乂萘二磺酸、異辛酸亞錫/萘磺酸和異辛酸亞錫/萘二磺酸中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物。在熔融開環(huán)聚合時，催化劑種類、催化劑用量、催化劑配比、單體原料配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)壓力等因素對共聚物PLLASF的微結(jié)構(gòu)、分子量、分子量分布和光學(xué)活性具有顯著的影響。表1、表2和表3是在不同催化劑配比下PLLASF的特性粘數(shù)和光學(xué)活性。由表中的數(shù)據(jù)可以看出，催化劑的配比對PLLASF的分子量(用特性粘數(shù)表示)和光學(xué)活性有顯著的影響。當SnCl乂萘二磺酸的摩爾比為l:1時，可以得到高L-光學(xué)活性的蠶絲蛋白/聚乳酸共聚物，且隨著L-丙交酯用量的增加，PLLASF的光學(xué)活性也增大。但是D，L-丙交酯與絲素蛋白共聚所得的共聚物，其光學(xué)活性基本為零。表1不同催化劑配比下PLLASF的特性粘數(shù)樣品編號ABC特性粘數(shù)h]0.250.740.28比旋光度(°)7512065反應(yīng)條件L-丙交酯蠶絲蛋白=io:U質(zhì)量比)，反應(yīng)時間6h，反應(yīng)溫度170°C，SnCl2用量0.5wt%。催化劑配比A:SnCl2/萘二磺酸二2:1(摩爾比)；B:SnCl2/萘二磺酸=1:l(摩爾比)；C:SnCl2/萘二磺酸二1:2(摩爾比)。表2不同催化劑配比下PLLASF的特性粘數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>反應(yīng)條件L-丙交酯蠶絲蛋白=6:1(質(zhì)量比)，反應(yīng)時間6h，反應(yīng)溫度17(TC，SnCl2用量0.5wt%。催化劑配比A:SnCl2/萘二磺酸二2:1(摩爾比)；B:SnCl2/萘二磺酸=1:l(摩爾比)；C:SnCl2/萘二磺酸二1:2(摩爾比)。表3不同催化劑配比下PLLASF的特性粘數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>反應(yīng)條件L-丙交酯蠶絲蛋白=4:1(質(zhì)量比)，反應(yīng)時間6h，反應(yīng)溫度17(TC，SnCl2用量0.5wt%。催化劑配比A:SnCl2/萘二磺酸=2:1(摩爾比)；B:SnCl2/萘二磺酸=1:l(摩爾比)；C:SnCl2/萘二磺酸二1:2(摩爾比)。L-丙交酯由L-乳酸環(huán)化二聚而成，主要雜質(zhì)為殘留的乳酸、水、及低聚物，它們所含的-OH對L-丙交酯的開環(huán)聚合影響很大，可使催化劑失去催化活性，此外-OH可參與鏈引發(fā)、轉(zhuǎn)移、終止，因此很難得到高分子量的聚乳酸，所以粗制的L-丙交酯必須經(jīng)過精制，才能用于均聚物和共聚物的制備。蠶絲素蛋白容易吸水，而微量水可能導(dǎo)致L-丙交酯的水解，從而影響開環(huán)聚合的順利實施。因此本發(fā)明所用的蠶絲素蛋白需經(jīng)過40-7(TC真空脫水8-10小時才能使用，脫水的主要目的是除去原料中的水分，抑制L-丙交酯的水解反應(yīng)。L-丙交酯在催化劑存在的條件下，可以與少量的活性基團進行開環(huán)聚合反應(yīng)。蠶絲蛋白的羧基端基和氨基端基都具有較高的活性，在催化劑的作用下，可以與L-丙交酯開環(huán)聚合，反應(yīng)方程如圖3所示，其中，X為125000間的整數(shù)，Y為132000間的整數(shù)，側(cè)基R為H、-CH3、-CH2OH、-CH2SH、_CH(HO)CH3、_CH(CH3)2、_CH2CH(CH3)2、-CH(CH3)CH2CH3、-CH2CH2SCH3、_CH2COOH、_CH2CH2CONH2、_CH2CH2CH2CH2NH2、_CH2CH2CH2CH2NH2、^濕c腿r—斷o—chxO_CH2nH—c^O"oh中的任意一種或多種。上述蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物可以在醫(yī)用縫合線、藥物控制釋放、人造器官和組織工程材料等生物醫(yī)用材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，也可以在醫(yī)用縫合線、藥物控制釋放、人造器官和組織工程材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，并開發(fā)其在在紡織材料、塑料和涂料等領(lǐng)域應(yīng)用。本發(fā)明通過改變L-丙交酯和蠶絲蛋白的配比，制備具有不同降解速率和力學(xué)性能的聚L-乳酸/蠶絲蛋白共聚物，來滿足不同的用途。共聚物的分子量、熔點、玻璃化溫度、結(jié)晶度及降解速率均隨著單體的比例改變而改變。X-射線衍射的結(jié)果表明，以SnCiy萘二磺酸(兩組分摩爾比為l:1)為催化劑時，當L-丙交酯/蠶絲蛋白的質(zhì)量比大于等于6/1時，PLLASF樣品具有結(jié)晶態(tài)結(jié)構(gòu)。PSFLA的掃描電鏡(SEM)圖顯示，PLLASF中L-丙交酯鏈段和絲素蛋白鏈段可以自組裝形成片狀的薄層結(jié)構(gòu)，薄層的厚度30-180納米，且片狀的薄層可以組合形成漂亮的花形圖案(圖2)。丙交酯/蠶絲蛋白的質(zhì)量比為小于等于4/1時，PLLASF樣品具有無定形態(tài)結(jié)構(gòu)(見圖1)。低分子量的PLLASF可以用于藥物助劑、藥物載體、蛋白質(zhì)釋放載體和疫苗助劑等，而高分子量的PLLASF則可以用于制備薄膜、濕法紡絲和組織工程材料。有益效果本發(fā)明采用熔融開環(huán)聚合制備蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物，在合成工藝中未使用溶劑，因而工藝簡單，產(chǎn)品成本低。本發(fā)明可以制備不同數(shù)均分子量的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物，分子量為5000180000。本發(fā)明制備的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物，可以改善聚乳酸材料的親水性、生物相容性、細胞親和性，控制材料的降解速度。圖1為不同催化劑配比的PLLASF的X-衍射譜圖。聚合反應(yīng)條件單體的質(zhì)量比為L-丙交酯蠶絲蛋白=8:1，反應(yīng)時間6h，反應(yīng)溫度17(TC，SnCl2用量0.5wt%;催化劑體系的摩爾配比為A:SnCl2/萘二磺酸=2:1;B:SnCl2/萘二磺酸=1:1;C:SnCl2/萘二磺酸=i:2。圖2為PLLASF的掃描電鏡譜圖。聚合反應(yīng)條件單體的質(zhì)量比為L_丙交酯蠶絲蛋白=8:l，反應(yīng)時間10h，反應(yīng)溫度17(TC，SnCl2用量0.5wt%;催化劑體系的摩爾配比為SnCl2/萘二磺酸二1:1。圖3為本發(fā)明制備方法的反應(yīng)方程式。具體實施例方式根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當也不會限制權(quán)利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。實施例1:將L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數(shù)均相對分子質(zhì)量3000)、SnCl2/對甲苯磺酸催化劑體系(SnCl2的摩爾含量占整個催化劑體系的50%)加入聚合釜中。SnCl2的用量為L-丙交酯的0.5wt^，L-丙交酯與蠶絲蛋白質(zhì)量比為4:1。將體系的壓力逐步降低到O毫米汞柱(壓力計讀數(shù))后密封，反應(yīng)溫度為17(TC，反應(yīng)時間為IO小時。聚合結(jié)束后，將得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀，濾出的沉淀物在65t:下真空干燥16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。該共聚物純化后為黃色粉末，分子量1.20萬，收率為73%，無熔點，比旋光度為90°。實施例2:將L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數(shù)均相對分子質(zhì)量為3000)、SnCl2/萘磺酸催化劑體系(SnCl2的摩爾含量占整個催化劑體系的50%)加入聚合釜中。SnCl2的用量9為L-丙交酯的0.5wt^，L-丙交酯與蠶絲蛋白的質(zhì)量比為6:1。將體系的壓力逐步降低到10毫米汞柱后密封，反應(yīng)溫度為17(TC，反應(yīng)時間為IO小時。聚合結(jié)束后，將得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀。濾出的沉淀物在65t:下真空干燥16小時，得到純化的聚乳酸和蠶絲素蛋白肽鏈共聚物。該共聚物純化后為黃色粉末，分子量1.63萬，收率為75%，熔點125°C，比旋光度為110°。實施例3:將L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數(shù)均相對分子質(zhì)量為1000)、異辛酸亞錫/萘磺酸催化劑體系(異辛酸亞錫的摩爾含量占整個催化劑體系的50%)加入聚合釜中。異辛酸亞錫的用量為L-丙交酯的0.5wt^，L-丙交酯與蠶絲蛋白的質(zhì)量比為10:1。將體系的壓力逐步降低到2毫米汞柱后密封，反應(yīng)溫度為17(TC，反應(yīng)時間為15小時。聚合結(jié)束后，將得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀。濾出的沉淀物在65t:下真空干燥10小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。該共聚物純化后為黃色粉末，分子量1.8萬，收率為76%，熔點130。C，比旋光度為116°。實施例4:將L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數(shù)均相對分子質(zhì)量為1000)、SnCl4/苯磺酸催化劑體系(SnCh的摩爾含量占整個催化劑體系的50X)加入聚合釜中。SnCh的用量為L-丙交酯的0.5wt^，L-丙交酯與蠶絲蛋白的質(zhì)量比為2:1。將體系的壓力逐步降低到1毫米汞柱以下后密封，反應(yīng)溫度為17(TC，反應(yīng)時間為12小時。聚合結(jié)束后，將得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀。濾出的沉淀物在65t:下真空干燥16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。該共聚物純化后為黃色粉末，分子量2.0萬，無熔點，屬于無定形聚合物，收率為65%，比旋光度為60°。實施例5:將L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數(shù)均相對分子質(zhì)量為1000)，SnCl2/對甲苯磺酸/萘二磺酸催化劑體系(SnCl2的摩爾含量占整個催化劑體系的50X，對甲苯磺酸和萘二磺酸的摩爾比1/1)加入聚合釜中。SnCl2的用量為L-丙交酯的0.5wt^，L-丙交酯與蠶絲蛋白的質(zhì)量比為99:1。將體系的壓力逐步降低到l毫米汞柱以下后密封，反應(yīng)溫度為20(TC，反應(yīng)時間為4小時。聚合結(jié)束后，將得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀。濾出的沉淀物在65t:下真空干燥16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。該共聚物純化后為黃色粉末，分子量1.2萬，熔點13(TC，收率為69^，比旋光度為110°。實施例6:將L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數(shù)均相對分子質(zhì)量為1000000)、SnCl2/乙酸催化劑體系(SnCl2的摩爾含量占整個催化劑體系的99%)加入聚合釜中。SnCl2的用量為L-丙交酯的6.0wt^，L-丙交酯與蠶絲蛋白的質(zhì)量比為1:99。將體系的壓力逐步降低到1毫米汞柱以下后密封，反應(yīng)溫度為14(TC，反應(yīng)時間為40小時。聚合結(jié)束后，將得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀。濾出的沉淀物在65t:下真空干燥16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。該共聚物純化后為黃色粉末，分子量11.0萬，無熔點，收率為65%，比旋光度為12°。實施例7:將L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數(shù)均相對分子質(zhì)量3000)、SnCl2/對甲苯磺酸催化劑體系(SnCl2的摩爾含量占整個催化劑體系的50%)加入聚合釜中。SnCl2的用量為L-丙交酯的0.5wt^，L-丙交酯與蠶絲蛋白質(zhì)量比為4:1。將體系的壓力逐步降低到O毫米汞柱(壓力計讀數(shù))后密封，反應(yīng)溫度為17(TC，反應(yīng)時間為2小時。聚合結(jié)束后，將得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀，濾出的沉淀物在65t:下真空干燥16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。該共聚物純化后為黃色粉末，分子量5000，收率為45%，無熔點，比旋光度為48°。實施例8:將L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數(shù)均相對分子質(zhì)量3000)、SnCl2/萘二磺酸催化劑體系(SnCl2的摩爾含量占整個催化劑體系的1%)加入聚合釜中。SnCl2的用量為L-丙交酯的0.05wt^，L-丙交酯與蠶絲蛋白的質(zhì)量比為2:1。將體系的壓力逐步降低到2毫米汞柱以下后密封，反應(yīng)溫度為17(TC，反應(yīng)時間為6小時。聚合結(jié)束后，將得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀。濾出的沉淀物在65t:下真空干燥16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。該共聚物分子量2.0萬，收率為75%，無熔點，比旋光度70°。實施例9:將L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數(shù)均相對分子質(zhì)量3000)、SnCl2/萘二磺酸催化劑體系(SnCl2的摩爾含量占整個催化劑體系的60%)加入聚合釜中。SnCl2的用量為L-丙交酯的0.5wt^，L-丙交酯與蠶絲蛋白的質(zhì)量比為20:1。將體系的壓力逐步降低到30毫米汞柱后密封，反應(yīng)溫度為17(TC，反應(yīng)時間為IO小時。聚合結(jié)束后，將得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀。濾出的沉淀物在65t:下真空干燥16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。該共聚物分子量8.0萬，收率為73%，熔點155t:，比旋光度為120°。實施例10:將L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數(shù)均相對分子質(zhì)量3000)、催化劑異辛酸亞錫加入聚合釜中。異辛酸亞錫SnCl2的用量為L-丙交酯的0.5wt%，L-丙交酯與蠶絲蛋白質(zhì)量比為IO:1。將體系的壓力逐步降低到O毫米汞柱(壓力計讀數(shù))后密封，反應(yīng)溫度為17(TC，反應(yīng)時間為IO小時。聚合結(jié)束后，將所得的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀，濾出的沉淀物在65t:下真空干燥16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。該共聚物純化后為黃色粉末，分子量8000，收率為56%，熔點115t:，比旋光度為84。。1權(quán)利要求一種蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物，其特征在于該共聚物具有如下結(jié)構(gòu)其中，X為1～2500間的整數(shù)，Y為1～3200間的整數(shù)，側(cè)基R為H、-CH3、-CH2OH、-CH2SH、-CH(HO)CH3、-CH(CH3)2、-CH2CH(CH3)2、-CH(CH3)CH2CH3、-CH2CH2SCH3、-CH2COOH、-CH2CH2CONH2、-CH2CH2CH2CH2NH2、-CH2CH2CH2CH2NH2、中的任意一種或多種；該共聚物分子量為5000～180000，蠶絲蛋白鏈段與聚L-乳酸鏈段的質(zhì)量比為0.5/99.5～99.5/0.5；該共聚物按如下步驟制備而得(1)熔融開環(huán)聚合制備蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物將催化劑、L-丙交酯和脫水后的蠶絲蛋白粉加入聚合釜中，在0～30毫米汞柱壓力下，140～200℃下，反應(yīng)2～40小時；所述的催化劑為金屬化合物、或金屬化合物與質(zhì)子酸的復(fù)合體系、或金屬化合物與烷基化試劑的復(fù)合體系，催化劑復(fù)合體系中，金屬化合物的摩爾含量占整個催化劑復(fù)合體系的1～99％；催化劑中金屬化合物的質(zhì)量為L-丙交酯質(zhì)量的0.01～6.0％，蠶絲蛋白與L-丙交酯的質(zhì)量比為1/99～99/1；(2)蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物的純化將步驟(1)得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀，濾出的沉淀物在65℃下真空干燥10～16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。F2009102322009C00011.tif,F2009102322009C00012.tif2.權(quán)利要求l所述的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物的熔融聚合制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)熔融開環(huán)聚合制備蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物將催化齊U、L-丙交酯和脫水后的蠶絲蛋白粉加入聚合釜中，在030毫米汞柱壓力下，14020(TC下，反應(yīng)240小時；所述的催化劑為金屬化合物、或金屬化合物與質(zhì)子酸的復(fù)合體系、或金屬化合物與烷基化試劑的復(fù)合體系，催化劑復(fù)合體系中，金屬化合物的摩爾含量占整個催化劑復(fù)合體系的199%;催化劑體系中金屬化合物的質(zhì)量為L-丙交酯質(zhì)量的O.016.OX，蠶絲蛋白與L-丙交酯的質(zhì)量比為1/9999/1;(2)蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物的純化將步驟(1)得到的共聚物溶于乙酸乙酯，過濾并用乙醚沉淀，濾出的沉淀物在65t:下真空干燥1016小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物的熔融聚合制備方法，其特征在于步驟(1)所述的蠶絲蛋白的相對分子質(zhì)量為1000100000。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物的熔融聚合制備方法，其特征在于步驟(1)所述的催化劑中，金屬化合物為1、n、III、IV、V族的金屬和過渡金屬的氧化物、鹵化物、氫氧化物、金屬有機化合物、羧酸鹽以及這些金屬化合物的水合物中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物；質(zhì)子酸為鹽酸、磷酸、亞磷酸、乙酸、辛酸和鹵代羧酸中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物；烷基化試劑為氟磺酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、萘磺酸、萘二磺酸及含甲基、二甲基、三甲基、羥甲基、乙基、二乙基、丙基或異丙基的苯磺酸、萘磺酸和萘二磺酸中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物的熔融聚合制備方法，其特征在于步驟(2)所述的催化劑中，金屬化合物為SnCl2、SnCl22H20、SnCl4、SnCl42H20、ZnCl2H20、SbF3、TiCl4、MgCl2、Sb203、Mg0、Pb0、二乙氧基鋁、三異丙氧基鋁、辛酸亞錫、異辛酸亞錫和三丁基甲氧基錫中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物的熔融聚合制備方法，其特征在于步驟(2)所述的金屬化合物與質(zhì)子酸的復(fù)合體系為SnCl2/乙酸、SnC^*21120/辛酸、MgCl2/氯乙酸和異辛酸亞錫/辛酸中的任意一種；金屬化合物與烷基化試劑的復(fù)合體系為SnCl2/苯磺酸、SnCl4/苯磺酸、SnCl2/對甲基苯磺酸、SnCl2/萘磺酸、SnCl2/萘二磺酸、異辛酸亞錫/萘磺酸和辛酸亞錫/萘二磺酸中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物。7.權(quán)利要求1所述的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物在生物醫(yī)用材料中的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明公開了一種蠶絲蛋白與聚L-乳酸的共聚物，該共聚物具有如下結(jié)構(gòu)，其分子量為5000～180000，蠶絲蛋白組分與聚L-乳酸組分的質(zhì)量比為0.5/99.5～99.5/0.5。本發(fā)明還公開了上述共聚物的熔融聚合制備方法及其在生物醫(yī)用材料中的應(yīng)用。本發(fā)明采用L-丙交酯在熔融狀態(tài)下開環(huán)聚合，與蠶絲蛋白共聚，制備蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物，將蠶絲蛋白作為親水性基團引入聚L-乳酸中。在聚合工藝中未使用溶劑，因而工藝簡單，產(chǎn)品成本低。本發(fā)明可制備不同數(shù)均分子量的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物。本發(fā)明制備的蠶絲蛋白和聚L-乳酸的共聚物可以改善聚乳酸材料的親水性、生物相容性、細胞親和性，控制材料的降解速度。文檔編號A61K47/42GK101724160SQ200910232200公開日2010年6月9日申請日期2009年12月3日優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日發(fā)明者李明子,查震源,趙小玉,高勤衛(wèi)申請人:南京林業(yè)大學(xué)