本發(fā)明涉及一種透明膜材料及其制備方法，具體涉及一種柔軟透明絲素蛋白膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

家蠶絲素蛋白作為一種昆蟲綱-鱗翅目動(dòng)物在變態(tài)發(fā)育過程中分泌的天然蛋白質(zhì)，在不攜帶與人類共感病原體的同時(shí)兼有優(yōu)異的生物相容性及可降解性能。家蠶絲素纖維在手術(shù)縫合線方面的使用，已有一百多年的歷史。近幾十年來，配合絲素蛋白溫和水溶液下的加工方式，各種各樣的再生絲素蛋白產(chǎn)品得以問世，如絲素膜、微納米顆粒、水凝膠、多孔支架、海綿體等。

絲素蛋白膜是通過將再生家蠶絲素蛋白溶液澆注于平面模具并于一定溫濕度干燥平衡后膜狀沉積蛋白固化物。絲素蛋白膜在兼具天然絲素蛋白原有生物相容性的同時(shí)，還可通過控釋絲素膜的成型條件來控制絲素膜的物理機(jī)械性能及降解能力，如酰胺類、多元醇類等小分子添加劑，化學(xué)交聯(lián)的方法，高濕處理等，因此絲素蛋白膜在創(chuàng)面修復(fù)、藥物控釋、眼角膜修復(fù)、體外細(xì)胞培養(yǎng)方面已有諸多研究。

隨著科技的發(fā)展以及人類生活水平的提高，人們的生活壓力也在不斷增大。21世紀(jì)的現(xiàn)代年輕人絕大部分都患有或多或少的視力問題。隱形眼鏡，也叫角膜接觸鏡，是一種戴在眼球角膜上，用以矯正視力或保護(hù)眼睛的鏡片。根據(jù)材料的軟硬它包括硬性、半硬性、軟性三種。隱形眼鏡不僅從外觀上和方便性方面給近視、遠(yuǎn)視、散光等屈光不正患者帶來了很大的改善，而且視野寬闊、視物逼真；此外，在控制青少年近視、散光發(fā)展，治療特殊的眼病等方面也發(fā)揮了特殊的功效。因此作為一種隱形眼鏡材料，除了具備良好細(xì)胞生物相容性以外，還應(yīng)具備永久的濕態(tài)透明度、強(qiáng)伸性與韌性等特點(diǎn)。最為一種舒適的隱形眼鏡材料，當(dāng)在患者使用過程中保持良好的透氧能力及保水能力以利于濕態(tài)環(huán)境下細(xì)胞的正常新陳代謝。絲素蛋白膜生物相容性好、透氧能力強(qiáng)，因其蛋白分子鏈側(cè)基具有豐富的羥基、氨基、羧基等活性基團(tuán)，因而具備相當(dāng)?shù)谋砻嫠３帜芰?。因此，本發(fā)明旨在涉及一種柔軟透明、柔軟的絲素蛋白膜材，用于隱形眼鏡、美瞳等產(chǎn)品的基材。

目前的不溶性透明絲素蛋白膜的加工方法有二氧化鈦復(fù)合、高溫汽蒸、多元醇與酰胺等共混的等方法。公開號(hào)為CN101234213的中國發(fā)明專利中，采用加入酞酸丁酯和乙醇形成納米二氧化鈦來制備水不溶性絲素蛋白膜，一方面酞酸丁酯和乙醇的加入可能影響生物相容性，另一方面納米二氧化鈦可能影響絲素蛋白膜的透光性能。公開號(hào)為CN 101967282 A的中國發(fā)明專利采用加入多元醇與絲素發(fā)生交聯(lián)，一方面多元醇的加入降低了共混膜的強(qiáng)力，另一方面，多元醇絲素膜長時(shí)間透光率并沒有給出。公開號(hào)為CN101760027 A的中國發(fā)明專利采用加入乙醇以及拉伸的方法制備不溶性絲素膜，一方面乙醇的加入可能影響生物相容性，另一方面形成的β-折疊結(jié)構(gòu)的絲素蛋白膜強(qiáng)度高而伸長率小，降解速度較慢。公開號(hào)為CN 1316465的中國發(fā)明專利通過加入環(huán)氧樹脂來交聯(lián)絲素蛋白得到水不溶性絲素蛋白膜，其中環(huán)氧樹脂的加入可能影響絲素蛋白的生物相容性。公開號(hào)為CN 103861149 A的中國發(fā)明專利通過將絲素蛋白于小分子甲酰胺、乙酰胺等共混后澆筑并干燥成膜的方法制備出了一種不溶性絲素膜，但采用的小分子物質(zhì)細(xì)胞毒性較大，難以完全滿足生物材料的使用要求。公開號(hào)為CN 101967282B的中國發(fā)明專利通過小分子多元醇與絲素蛋白共混并澆注干燥成膜的方法制備了一種透明絲素膜，但所成絲素膜的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)主要為半穩(wěn)定Silk Ⅰ型結(jié)晶，難以在濕態(tài)條件下保持長時(shí)間的透明柔軟的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種工藝簡短、條件溫和，無毒無害的不溶性透明柔軟絲素蛋白膜及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種柔軟透明柔軟絲素蛋白膜的制備方法，以家蠶絲素蛋白為原料，包括以下步驟：

1、以0.1～1M、pH值為9的NaHCO₃-Na₂CO₃緩沖溶液，在溫度為98～100℃的條件下，對(duì)家蠶絲進(jìn)行脫膠處理25～35 min，再用去離子水洗凈，重復(fù)本步驟三次；

2、將經(jīng)脫膠處理后得到的絲素纖維烘干，在溫度為55～65℃的條件下，按浴比1：10，將絲素纖維溶于9.3M的溴化鋰溶液中，冷卻后加入截留分子量為10000 道爾頓的雙層透析袋中，以去離子水透析3d，得到純化的絲素蛋白溶液；

3、配置50～500 mg/mL的尿素溶液，按質(zhì)量比1.5/10～5/10，將尿素與絲素蛋白溶液共混后，澆注于聚苯乙烯模具中，在溫度為20～25℃、濕度為55～75%的條件下鼓風(fēng)干燥，平衡36h以上，即得到柔軟透明絲素蛋白膜。

本發(fā)明技術(shù)方案還包括按上述制備方法得到的一種柔軟透明絲素蛋白膜。

所述絲素蛋白中的主要構(gòu)象為β-折疊分子構(gòu)象，絲素蛋白在去離子水中的溶失率小于0.5%。厚度為100μm的干態(tài)絲素蛋白膜，具有在400～760nm可見光范圍內(nèi)96 %以上的透光率，生理鹽水浸泡3個(gè)月后的絲素蛋白膜透光率在96 %以上。所述絲素蛋白膜干態(tài)時(shí)的拉伸斷裂強(qiáng)度大于25 MPa，斷裂伸長率大于75 %；濕態(tài)時(shí)的拉伸斷裂強(qiáng)度大于10 MPa，斷裂伸長率大于120 %。

本發(fā)明的原理是：小分子尿素含有雙酰胺鍵，與絲素蛋白共混后，絲素蛋白在一定溫濕度下干燥固化的過程中，由于尿素的雙酰胺鍵與絲素蛋白間的強(qiáng)相互作用，在高濃度的尿素環(huán)境下促使絲素蛋白形成高含量的穩(wěn)定β-折疊結(jié)構(gòu)，但是阻礙β-折疊結(jié)構(gòu)進(jìn)一步長大形成大的結(jié)晶顆粒，因此幾乎不影響可見光透過絲素蛋白固化物膜。這種高比例的穩(wěn)定 β-折疊 結(jié)構(gòu)絲素蛋白膜因?yàn)槟蛩氐碾p酰胺交聯(lián)作用在浸入水中后，基本不溶于水，且結(jié)構(gòu)保持相對(duì)穩(wěn)定，透明度一直較高而柔軟。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于：

1、通過無毒害的尿素與絲素蛋白膜共混后澆注并干燥成膜的方法，所制備的絲素膜能更好地保持絲素蛋白的生物相容性；

2、通過尿素與絲素蛋白共混體系澆注所成的絲素膜，不僅不溶于水，更能保持較為持久的干、濕態(tài)下的透明性以及柔韌性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的絲素蛋白膜長時(shí)間濕態(tài)透明度變化曲線（550nm）圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的絲素/尿素共混膜的紅外特征圖譜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供一種絲素/尿素共混膜，制備方法包括如下步驟：

1、家蠶絲采用0.5 M的NaHCO₃-Na₂CO₃緩沖溶液（pH值=9），于98～100℃下重復(fù)煮，每次30min，以去離子水洗凈，重復(fù)以上操作三次。將脫膠并烘干后的絲素纖維于60℃下按1：10的浴比溶于9.3M溴化鋰溶液，冷卻后加入截留分子量為10000 道爾頓的雙層透析袋（透析袋中再套一層透析袋，形成雙層透析袋）中，以去離子水透析3d即得到純化的絲素蛋白溶液。

2、配置100 mg/mL的尿素溶液，將尿素與絲素蛋白按質(zhì)量比（m_URE/m_SF）：1.7/10共混，再將共混后絲素蛋白溶液澆注于聚苯乙烯模具中，在25℃、75%濕度下鼓風(fēng)干燥平衡36h，即得不溶性柔軟透明絲素蛋白膜。

本實(shí)施例提供的透明絲素蛋白膜具有極好的透明性。經(jīng)測定，本實(shí)施例提供的絲素/尿素共混膜的干態(tài)透光率為96%。

按本實(shí)施例步驟2的方法，將尿素與絲素蛋白按質(zhì)量比（m_URE/m_SF）分別為0/10、0.5/10、1/10、1.5/10、2/10和3/10的不同比例共混制備樣品，所提供的部分絲素蛋白膜長時(shí)間濕態(tài)透明度變化曲線（550nm）對(duì)比結(jié)果參見附圖1；提供的部分絲素/尿素共混膜的紅外特征圖譜參見附圖2。

將所得絲素/尿素共混膜分別測試干、濕態(tài)下的強(qiáng)伸性與溶失率，結(jié)果參見表一。

表一：

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實(shí)施例2：

1、家蠶絲采用0.3 M的NaHCO₃-Na₂CO₃緩沖溶液（pH值=9），于98～100℃下重復(fù)煮，每次30min，以去離子水洗凈，重復(fù)以上操作三次。將脫膠并烘干后的絲素纖維于63℃下按1：10的浴比溶于9.3M溴化鋰溶液，冷卻后加入截留分子量為10000 道爾頓的雙層透析袋（透析袋中再套一層透析袋，形成雙層透析袋）中，以去離子水透析3d即得到純化的絲素蛋白溶液。

2、配置80 mg/mL的尿素溶液，將尿素與絲素蛋白按質(zhì)量比（m_URE/m_SF）：2/10共混，再將共混后絲素蛋白溶液澆注于聚苯乙烯模具中，在25℃、65%濕度下鼓風(fēng)干燥平衡48 h，即得不溶性柔軟透明絲素蛋白膜。

將所得的絲素/尿素共混膜分別測試干、濕態(tài)下的強(qiáng)伸性與溶失率，結(jié)果參見表二。

表二：

測定本實(shí)施例提供的絲素/尿素共混膜的干態(tài)透光率為96%。

本實(shí)施例提供的絲素蛋白膜長時(shí)間濕態(tài)透明度變化曲線（550nm）結(jié)果參見附圖1（m_URE/m_SF = 2/10）。

實(shí)施例3：

1、家蠶絲采用0.7 M的NaHCO₃-Na₂CO₃緩沖溶液（pH值=9），于98～100℃下重復(fù)煮，每次28 min，以去離子水洗凈，重復(fù)以上操作三次。將脫膠并烘干后的絲素纖維于58℃下按1：10的浴比溶于9.3M溴化鋰溶液，冷卻后加入截留分子量為10000 道爾頓的雙層透析袋（透析袋中再套一層透析袋，形成雙層透析袋）中，以去離子水透析3d即得到純化的絲素蛋白溶液。

2、配置300 mg/mL的尿素溶液，將尿素與絲素蛋白按質(zhì)量比（m_URE/m_SF）：3/10共混，再將共混后絲素蛋白溶液澆注于聚苯乙烯模具中，在22℃、60%濕度下鼓風(fēng)干燥平衡48h，即得不溶性柔軟透明絲素蛋白膜。測定其干態(tài)透光率為97%。

本實(shí)施例提供的絲素蛋白膜長時(shí)間濕態(tài)透明度變化曲線（550nm）結(jié)果參見附圖1（m_URE/m_SF為3/10）。本發(fā)明實(shí)施例提供的絲素/尿素共混膜的紅外特征圖譜參見附圖2（m_URE/m_SF為3/10）。

將所得絲素膜分別測試干、濕態(tài)下的強(qiáng)伸性與溶失率，結(jié)果參見表三。

表三：

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