醫用小麥蛋白膜及其制備方法

專利名稱：：醫用小麥蛋白膜及其制備方法
技術領域：
：本發明屬于生物膜材料及其制備
技術領域：
，涉及一種醫用小麥蛋白膜及其制備方法。該蛋白膜可以用作藥物控制釋放載體材料、醫用隔離膜材料、表皮的覆蓋膜和組織工程支架材料。
背景技術：
：用于醫學領域的膜材料可以根據其是否具有降解性分為降解和不降解膜材料。不降解膜材料如膨體聚四氟乙烯、硅膠、鈦膜等，這些材料雖具有良好的力學強度、化學穩定性和生物相容性，但如果作為植入材料則需要二次手術取出，這無疑會給病人帶來新的傷害，而且由于它們不能降解，其取出材料作為廢物排放仍然會帶來環境污染，從而引發嚴重的生態問題。可降解膜材料由于在體內即可生物降解，被人體吸收或排出體外，因而可克服不降解膜材料的缺點。可降解膜材料有人工合成的聚酯膜和天然來源的膠原膜或殼聚糖膜。人工合成的聚酯膜具有良好的力學強度、易于加工成型、在體內可完全水解，但合成過程較長，步驟較煩瑣，而且可能對環境產生污染。天然來源的膠原膜或殼聚糖膜已有較多的報道(CN1781557，CN1781557,CN2431879)，有的已實際在使用，但因它們仍然存在一些缺點如動物蛋白來源的膠原膜遇水易膨脹變形，吸水性強，有可能產生免疫原性；而殼聚糖膜的保濕性、機械強度等性能差，故而又不能完全滿足各種醫用膜材料的需要，因此，開發新的可降解醫用膜就顯得十分必要。小麥蛋白也稱為谷朊粉，主要由麥醇蛋白和麥谷蛋白組成，是優質的植物蛋白源，麥醇蛋白具有延伸性，麥谷蛋白具有彈性，能與水形成網絡結構而具有優良的薄膜成型性。因此，小麥蛋白早已用于制備可食性可降解膜，但主要用于食品包裝方面(廣東工業大學學報，1998，vol15,23-26;糧食加工/2005年第6期50-54;糧食與飼料工業，2006，No.11，19-21等)。目前，小麥蛋白用于醫學用途的主要是麥醇蛋白，其或制成肝靶向納米組合物(CN101317840)，或是用醇蛋白與聚乳酸的混合物制備用于藥劑輸送的膠囊介質等(CN1662149)。但因麥醇蛋白需要從小麥蛋白中提取，且其提取過程既煩瑣，又耗時，故而成本高，不利于其推廣應用。而因對小麥蛋白(麥醇蛋白和麥谷蛋白)的基礎性研究如血液相容性和生物相容性進行較少，以致于迄今為止，將小麥蛋白用于制備醫用蛋白膜還沒有文獻報道。
發明內容本發明的首要目的是針對現有技術的不足，提供一種醫用小麥蛋白膜。本發明的另一目的是提供一種制備上述醫用小麥蛋白膜的方法。本發明提供的醫用小麥蛋白膜，該蛋白膜是在脫脂小麥蛋白中添加多元醇增塑劑和助溶劑經溶解、成膜和固定成型工序制得，所制得的蛋白膜柔韌，厚度為0.l-5mm，呈透明3或半透明或不透明狀，抗張強度為0.l-12MPa。以上蛋白膜中添加的多元醇增塑劑為乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羥甲基乙烷、季戊四醇、雙季戊四醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、三縮四乙二醇和聚乙二醇中至少一種。以上蛋白膜中添加的助溶劑為酸、堿、還原劑、酸和還原劑、或堿和還原劑中的任一種。其中添加的酸為無機酸中的稀鹽酸或稀硫酸，或有機酸中的蘋果酸、乙酸、檸檬酸、單寧酸或果膠中的任一種或兩種；堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氨水中的至少一種；還原劑為巰基乙酸、巰基乙醇、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硝酸鈉或亞硝酸鉀任一種。本發明提供的制備醫用小麥蛋白膜方法，該方法的工藝步驟和條件如下(1)配制蛋白溶液將脫脂小麥蛋白ioo重量份加入以乙醇和水按體積比io:ii:io的混合溶劑中，攪拌均勻形成重量百分比濃度為130%的蛋白溶液，同時在其中添加以脫脂小麥蛋白重量計為0.550%的多元醇增塑劑和0.220%的助溶劑；(2)成膜和固定成型將配制的蛋白溶液經超聲脫泡后倒入模具中，待溶劑在室溫IO(TC揮發完后，將膜完全浸沒于重量百分比濃度為110X的固定溶液中，并在室溫6(TC下固定160分鐘，然后將膜取出后用雙蒸水沖洗或/和浸泡除去可溶解成分即可。上述方法所用的脫脂小麥蛋白是采用小麥源蛋白粉按照[J].CerealChem，1973，50:292302公開的方法來處理的，即將小麥源蛋白粉按1:2的比例加到以體積比1:1的氯仿和石油醚組成的有機溶劑中，攪拌3min，懸濁液過濾、沖洗3次，重復脫脂三次后低溫下烘干即可。脫脂后的小麥蛋白含量達到80%以上。上述方法中所用的多元醇增塑劑優選乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羥甲基乙烷、季戊四醇、雙季戊四醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、三縮四乙二醇和聚乙二醇中至少一種。上述方法中所用的助溶劑為酸、堿、還原劑、酸和還原劑、或堿和還原劑中的任一種。其中所用的酸為無機酸中的稀鹽酸、稀硫酸，或有機酸中的蘋果酸、乙酸、檸檬酸、單寧酸或果膠中的任一種或兩種；堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氨水中的至少一種；還原劑為巰基乙酸、巰基乙醇、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硝酸鈉或亞硝酸鉀任一種。優選有機酸和亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硝酸鈉、亞硝酸鉀。上述方法中所用的固定溶液是由至少一種固定劑與雙蒸水配置而成。其中所用的固定劑為N-羥基鄰苯二甲酰亞胺、N-羥基丁二酰亞胺、N-羥基琥珀酰亞胺磺酸鈉鹽、馬來酸酐、單寧、戊二醛、乙二醛、甲醛、轉谷氨酰胺酶、酪氨酸酶、過氧化酶和多酚氧化酶。對于所獲得的小麥蛋白膜，本發明作了如下相關的血液相容性和生物相容性的考察細胞的相對增殖度(Relativegrowthratio,RGR)、細胞毒性、溶血和血小板黏附等實驗。其測試方法和結果分別說明如下1、參照國家標準PRCGB/T16175-1996推薦的方法所進行的細胞毒性實驗，實驗結果如表l所示。表1.RGR值和細胞毒性評級<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表中的RGR為細胞的相對增殖度(Relativegrowthratio)從表1中所得數據表明所獲得的小麥蛋白膜的細胞毒性的評級均為1級，因此，材料的細胞毒性合格。2、按照ISO10993-4:1992禾PISO/DIS10993-4:2000標準分別進行了溶血實驗和血小板黏附實驗。溶血實驗結果如表2所示。按該標準規定，若材料的溶血率<5%，則說明材料符合醫用材料的溶血率要求，若材料溶血率>5%，則預示材料有溶血作用；同時，陽性對照組吸光度值應在0.8±0.3范圍內，陰性對照組吸光度值小于0.03，否則試驗不可進行[ISO10993-12.Biologicalevaluationofmedical即paratus-preparationofreferencesamplesandmatrials.]。但從表2的測試數據可以看出，本發明小麥蛋白膜的溶血率均<5%，說明紅細胞受破壞程度很小，材料符合生物材料評價標準中的溶血要求。表2.溶血試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中Dt------小麥蛋白膜的吸光度平均值；Dn。——陰性對照組的吸光度平均值；Dp。——陽性對照組的吸光度平均值。而小麥蛋白膜的血小板黏附實驗結果如圖1所示。雖然從圖中看到小麥蛋白膜血小板黏附數量較多，與陽性對照的玻璃接近，高于陰性對照的、公認的可以應用于醫學的可生物降解材料聚乳酸。但對血小板黏附實驗來說，眾所周知，更重要的是變形的血小板的數量禾口變形的程度(ZhouC，YiZ，etal.Blood-compatibilityofpolyurethane/liquidcrystalcompositemembranes.Biomaterials，1999;20:2093.)，因而將血小板的數量禾口變形的程度總結于表3，可以看出，小麥蛋白膜誘導血小板變形的能力低于聚乳酸，也就是說，小麥蛋白膜的血液相容性是好的。表3.小麥蛋白膜表面黏附血小板的數量與形態指數<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>綜上所述，小麥蛋白膜的血液相容性和生物相容性都很好，可以將其用作藥物控制釋放載體材料、醫用隔離膜材料、表皮的覆蓋膜和組織工程支架材料。本發明與已有技術相比，具有以下優點1、由于本發明提供的小麥蛋白膜不僅柔軟，力學強度適中，且吸水、保水性和透氣性好，加之其血液相容性和生物相容性均很好，因而為藥物緩釋、組織隔離膜、表皮的覆蓋膜或組織工程支架材料應用領域提供了一種新型的膜材料。2、由于本發明提供的小麥蛋白膜主要是由小麥加工過程中的副產物來制備的，因而不僅來源廣泛，價格低廉，且因來源于植物，使得其作為醫用膜時不會產生免疫原性，更利于用作醫用膜使用。3、由于本發明提供的制備醫用小麥蛋白膜方法工藝步驟簡單，能耗低，易于控制，因而便于推廣應用。附圖為本發明制備的小麥蛋白膜與玻璃和聚乳酸的表面黏附血小板的數量與形態放大500倍、5000倍和10000倍的顯微鏡照片。具體實施例方式下面給出本發明的實施例，并通過實施例對本發明作進一步說明。有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員根據本
發明內容對本發明作出的一些非本質的改進和調整仍屬本發明的保護范圍。實施例1將3g小麥蛋白先溶解于10ml10:1(V/V)的乙醇和水混合溶劑中，配制成30%的小麥蛋白溶液，同時在其中添加助溶劑0.3g亞硝酸鈉和0.3g氫氧化鉀，0.75g增塑劑乙二醇，然后超聲波脫泡處理(1000Hz)2min，將溶液倒入聚四氟乙烯模具中，待溶劑在IO(TC揮發完后，加入重量百分比濃度為10X的戊二醛固定溶液，使膜完全浸沒其中，在6(TC固定40分鐘，將膜取出后用雙蒸水沖洗和浸泡除去可溶解成分如助溶劑、未交聯的增塑劑、未反應的固定劑即可。用測厚儀測得膜厚度為5mm，抗張強度為1012Mpa，膜不透明，24周內保持形狀不變，之后逐漸降解。實施例2將lg小麥蛋白先溶解于100ml6:4(V/V)的乙醇和水混合溶劑中，配制成1%的小麥蛋白溶液，同時在其中添加o.ig助溶劑巰基乙酸和蘋果酸(i:i，w/w)，o.5g增塑劑一縮二乙二醇，然后超聲波脫泡處理(1000Hz)2min，將溶液倒入聚四氟乙烯模具中，待溶劑在室溫揮發完后，加入重量百分比濃度為1^的N-羥基丁二酰亞胺固定溶液，使膜完全浸沒其中，在室溫固定30分鐘，將膜取出后用雙蒸水沖洗除去可溶解成分如助溶劑、未交聯的增塑劑、未反應的固定劑即可。用測厚儀測得膜厚度為0.3mm，抗張強度為0.51Mpa，膜透明，12周內保持形狀不變，之后逐漸降解。實施例3將5g小麥蛋白先溶解于50ml7:3(V/V)的乙醇和水混合溶劑中，配制成10%的小麥蛋白溶液，同時在其中添加0.25g助溶劑果膠，0.5g增塑劑聚乙二醇，然后超聲波脫泡處理(1000Hz)2min，將溶液倒入聚四氟乙烯模具中，待溶劑在5(TC揮發完后加入重量百分比濃度為3%的馬來酸酐固定溶液，使膜完全浸沒其中，在室溫固定60分鐘，將膜取出后用雙蒸水沖洗和浸泡除去可溶解成分如助溶劑、未交聯的增塑劑、未反應的固定劑即可。用測厚儀測得膜厚度為lmm，抗張強度為34Mpa，膜透明，20周內保持形狀不變，之后逐漸降解。實施例4將20g小麥蛋白先溶解于100ml8:2(V/V)的乙醇和水混合溶劑中，配制成20%的小麥蛋白溶液，同時在其中添加0.5ml濃度為20%(W/V)助溶劑氨水，O.5g增塑劑季戊四醇，然后超聲波脫泡處理(1000Hz)2min，將溶液倒入聚四氟乙烯模具中，待溶劑在80°C揮發完后，加入重量百分比濃度為8^的甲醛固定溶液，使膜完全浸沒其中，在3(TC固定10分鐘，將膜取出后用雙蒸水浸泡除去可溶解成分如助溶劑、未交聯的增塑劑、未反應的固定劑即可。用測厚儀測得膜厚度為3mm，抗張強度為67Mpa，膜半透明，18周內保持形狀不變，之后逐漸降解。實施例5將3g小麥蛋白先溶解于100ml1:10(V/V)的乙醇和水混合溶劑中，配制成3%的小麥蛋白溶液，同時在其中添加0.006g助溶劑亞硫酸鈉，0.75g增塑劑丙三醇，然后超聲波脫泡處理(1000Hz)2min，將溶液倒入聚四氟乙烯模具中，待溶劑在4(TC揮發完后，加入重量百分比濃度為5X的轉谷氨酰胺酶固定溶液，使膜完全浸沒其中，在4(TC固定1分鐘，將膜取出后用雙蒸水沖洗和浸泡除去可溶解成分如助溶劑、未交聯的增塑劑、未反應的固定劑即可。用測厚儀測得膜厚度為0.lmm，抗張強度為0.10.3Mpa，膜透明，12周內保持形狀不變，之后逐漸降解。實施例6將5g小麥蛋白溶解于50ml7:3(V/V)的乙醇和水混合溶劑中，配制成10%的小麥蛋白溶液，同時在其中添加0.25g助溶劑果膠，O.5g增塑劑聚乙二醇和0.5g季戊四醇，然后超聲波脫泡處理(1000Hz)2min，將溶液倒入聚四氟乙烯模具中，待溶劑在6(TC揮發完后，加入重量百分比濃度為3%的馬來酸酐固定溶液，使膜完全浸沒其中，在室溫固定60分鐘，將膜取出后用雙蒸水沖洗和浸泡除去可溶解成分如助溶劑、未交聯的增塑劑、未反應的固定劑即可。用測厚儀測得膜厚度為lmm，抗張強度為34Mpa，膜透明，20周內保持形狀不變，之后逐漸降解。權利要求一種醫用小麥蛋白膜，該蛋白膜是在脫脂小麥蛋白中添加多元醇增塑劑和助溶劑經溶解、成膜和固定成型工序制得，所制得的蛋白膜柔韌，厚度為0.1-5mm，呈透明或半透明或不透明狀，抗張強度為0.1-12MPa。2.根據權利要求l所述的醫用小麥蛋白膜，該蛋白膜中添加的多元醇增塑劑為乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羥甲基乙烷、季戊四醇、雙季戊四醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、三縮四乙二醇和聚乙二醇中至少一種。3.根據權利要求1或2所述的醫用小麥蛋白膜，該蛋白膜中添加的助溶劑為酸、堿、還原劑、酸和還原劑、或堿和還原劑中的任一種。4.根據權利要求3所述的醫用小麥蛋白膜，該蛋白膜中添加的酸為無機酸中的稀鹽酸或稀硫酸，或有機酸中的蘋果酸、乙酸、檸檬酸、單寧酸或果膠中的任一種或兩種；堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氨水中的至少一種；還原劑為巰基乙酸、巰基乙醇、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硝酸鈉或亞硝酸鉀任一種。5.—種制備權利要求14中任一項所述的醫用小麥蛋白膜的方法，該方法的工藝步驟和條件如下(1)配制蛋白溶液將脫脂小麥蛋白ioo重量份加入以乙醇和水按體積比io:ii:io的混合溶劑中，攪拌均勻形成重量百分比濃度為130%的蛋白溶液，同時在其中添加以脫脂小麥蛋白重量計為0.550%的多元醇增塑劑和0.220%的助溶劑；(2)成膜和固定成型將配制的蛋白溶液經超聲脫泡后倒入模具中，待溶劑在室溫IO(TC揮發完后，將膜完全浸沒于重量百分比濃度為110%的固定溶液中，并在室溫6(TC下固定160分鐘，然后將膜取出后用雙蒸水沖洗或/和浸泡除去可溶解成分即可。6.根據權利要求5所述的醫用小麥蛋白膜的制備方法，該方法中所用的多元醇增塑劑為乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羥甲基乙烷、季戊四醇、雙季戊四醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、三縮四乙二醇和聚乙二醇中至少一種。7.根據權利要求6所述的醫用小麥蛋白膜的制備方法，該方法中所用的助溶劑為酸、堿、還原劑、酸和還原劑、或堿和還原劑中的任一種。8.根據權利要求7所述的醫用小麥蛋白膜的制備方法，該方法中所用的酸為無機酸中的稀鹽酸或稀硫酸，或有機酸中的蘋果酸、乙酸、檸檬酸、單寧酸或果膠中的任一種或兩種；堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氨水中的至少一種；還原劑為巰基乙酸、巰基乙醇、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硝酸鈉或亞硝酸鉀任一種。9.根據權利要求5或6或7或8所述的醫用小麥蛋白膜的制備方法，該方法中所用的固定溶液是由至少一種固定劑與雙蒸水配置而成。10.根據權利要求9所述的醫用小麥蛋白膜的制備方法，該方法中所用的固定劑為N-羥基鄰苯二甲酰亞胺、N-羥基丁二酰亞胺、N-羥基琥珀酰亞胺磺酸鈉鹽、馬來酸酐、單寧、戊二醛、乙二醛、甲醛、轉谷氨酰胺酶、酪氨酸酶、過氧化酶和多酚氧化酶。全文摘要本發明公開了一種醫用小麥蛋白膜，該蛋白膜是在脫脂小麥蛋白中添加多元醇增塑劑和助溶劑經溶解、成膜和固定成型工序制得，所制得的蛋白膜柔韌，厚度為0.1-5mm，呈透明或半透明或不透明狀，抗張強度為0.1-12MPa。本發明還公開了該蛋白膜的制備方法。該蛋白醫用膜不僅柔軟，力學強度適中，且吸水、保水性和透氣性好，加之其血液相容性和生物相容性好，沒有免疫原性，可以吸附適當的藥物溶液用于藥物的緩釋，也可以用作為敷料、組織隔離膜或組織工程支架材料。文檔編號A61L27/22GK101780060SQ20101012421公開日2010年7月21日申請日期2010年3月15日優先權日2010年3月15日發明者楊克,羅祥林,陳元維,陳靜申請人:四川大學