專利名稱：一種蠶絲蛋白和聚d,l-乳酸的共聚物及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物 及其制備方法和應用。
背景技術：
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，具有生物相 容性好、降解的產物可參與人體的新陳代謝、毒性低等優點，已經被廣泛應用于組織工 程及其他生物醫藥領域。但是聚乳酸也存在性能缺陷，如脆性較大、力學強度較低和降 解周期難于控制等。此外，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。因此，為了提高聚乳酸材 料力學性能、生物降解性能和生物相容性，必須對聚乳酸材料進行改性。常采用的改性 方法包括共聚改性法、等離子體表面處理、表面修飾法等。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、結晶性等， 聚合物的降解速度可根據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， 從而實現聚乳酸材料在組織工程方面的廣泛應用。
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，調節其降解速率。
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、糖類、多肽等， 其支鏈可以與小肽、藥物或交聯劑等連接，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，可降低聚乳酸的結晶度、調節降解性能、提高親水性。共聚物側鏈 的反應活性官能團可以吸附蛋白質、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狀衍生物的開環共聚來制備，其中 乳酸/賴氨酸體系的共聚研究最多。Barrem等則先合成出含有乳酸結構單元和氨基被保 護的賴氨酸單元的環狀二聚體，再與丙交酯一起陽離子開環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(J.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狀二聚體，然后與丙交酯反應，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 設計新環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。通過改變共聚物中氨基酸含量可實現聚乳酸類材料的降解速度的可調控 性(Elisseeff， Macromolecules，1997， 30(7):2182 2184。 Kimura， Macromolecules, 2006， 21(11):3338 3340)。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、食品添加劑和醫藥原料等。近年 來，蠶絲蛋白的凝膠和多孔性材料已經被開發作為藥物釋放載體、三維細胞培養基、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20(TC，膜又硬又脆，很難在生物體內使用，所以必需經過改性以后才 可以作為醫用材料使用。國內已有將蠶絲蛋白和聚乳酸進行混合，制備細胞黏附性優良、 降解性能良好的生物醫用材料的研究報導。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 報，2008, 3(59): 773 777;功能材料，2007, 12(38): 2048 2051 )。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。改變蠶絲蛋白的結構性能作用，制備 生物降解膜(絲綢月刊，2007,4: 16 18)。
聚乳酸作為生物降解材料，具有優良的性能。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 能的基礎上，利用蠶絲蛋白作為親水性基團，與丙交酯進行開環共聚，可以合成嵌段共 聚物。但這方面目前國內外尚無研究報導。
我國石油資源的嚴重匱乏已經制約著經濟的發展，而我國具有豐富的乳酸類的生物資源，可以替代石化產品。同時，我國是世界上蠶絲大國，生產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用材料、紡織材料、塑料和涂 料等領域都具有廣泛的應用前景。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種蠶絲蛋白和聚D，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。 本發明還要解決的技術問題是提供上述共聚物的制備方法。
本發明還要解決的另一技術問題是提供一種蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物的納 米材料。
本發明還要解決的再一技術問題是提供上述納米材料的制備方法。 本發明還要解決的最后一個技術問題是提供上述蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物 的應用。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下 一種蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物，該共聚物具有如下結構
其中，X為1-2500間的整數，Y為l 970間的整數，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；
該共聚物分子量為5000~180000,蠶絲蛋白鏈段與聚D，L-乳酸鏈段的質量比為 0.5/99.5~99.5/0.5。
上述蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物的制備方法，包括如下步驟
(1)熔融開環聚合制備蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物(PDLLASF): 將催化劑體系、D，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'C下，反應2 40小時；所述的催化劑體系為錫化合物與有機酸的復 合體系，其中錫化合物的摩爾含量占整個催化劑體系的1~99%;催化劑體系中錫化合物 的用量為D,L-丙交酯質量的0.01-6.0 wt%，蠶絲蛋白與D,L-丙交酯的質量比為 1/99~99/1;
H CH3 p
H06H—CO^5r(HN—^H-CO-HN—6H—CO-HN-^H—OH(2)蠶絲蛋白肽鏈和聚D，L-乳酸的共聚物(PDLLASF)的純化 將步驟(l)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°C 下真空干燥10~16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物。在圖1所示的 PDLLASF共聚物的13C-NMR核磁共振譜上，蠶絲蛋白鏈段的特征吸收峰為44.8ppm、 50.6ppm、 166.6卯m和169.6ppm，聚L-乳酸鏈段的特征吸收峰位于69.2ppm、 169.48ppm， 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。
步驟(1)所述的蠶絲蛋白的相對分子質量為1000~100000。蠶絲蛋白的分子量對共 聚物的結構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，本發明所用蠶絲蛋白的分子量為1000~100000。
步驟(1)所述的催化劑體系為錫化合物與有機酸的復合體系，所謂復合體系即將 上述兩種物質混合均勻形成的體系。錫化合物為SnCl2、 SnCl2*2H20、 SnCU、 SnCl4*2H20、 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；有機酸為乙 酸、辛酸、鹵代羧酸、氟磺酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、萘磺酸、萘二磺酸和含甲基、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。所述的催化劑體系優選SnCb/乙酸、 SnC1^2H20/辛酸、辛酸亞錫/辛酸等、SnCl2/苯磺酸、SnCV苯磺酸、SnCl2/對甲基苯磺 酸、SnCl2/萘磺酸、SnCl2/萘二磺酸、辛酸亞錫/萘磺酸、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。在熔融開環聚合時，可以選用不同的催化劑體系，控 制共聚物的微結構，合成具有不同分子量和分子量分布的共聚物。表1和表2是在不同 催化劑配比下PSFLA的特性粘數。
_表1不同催化劑配比下PSFLA的特性粘數_
樣品編號_^__J_^_
特性粘數 0.29 0.34 0.28
反應條件丙交酯蠶絲蛋白=10: 1 (質量比)，反應時間6h，反應溫度170'C， SnCl2 用量0.5wt。/。。
催化劑配比A: SnCl2/萘二磺酸-2: 1 (摩爾比)；B: SnCb/萘二磺酸-1: 1 (摩爾比)； C: SnCl2/萘二磺酸-l: 2 (摩爾比)。
_表2不同催化劑配比下PSFLA的特性粘數_
樣品編號_^_5_^_
特性粘數 0.26 031 0.25反應條件丙交酯蠶絲蛋白=6: 1 (質量比)，反應時間6h，反應溫度170°C ， SnCl2用量0.5wt。/。。
催化劑配比A: SnCb/萘二磺酸-2: 1 (摩爾比)；B: SnCl2/萘二磺酸1: 1 (摩 爾比)；C: SnCl2/萘二磺酸二l: 2 (摩爾比)。
D,L-丙交酯由D,L-乳酸環化二聚而成，主要雜質為殘留的乳酸、水、及低聚物， 它們所含的一OH對D，L-丙交酯的開環聚合影響很大，可使催化劑失去催化活性，此外 一OH可參與鏈引發、轉移、終止，因此很難得到高分子量的聚乳酸，所以粗制的D,L-丙交酯必須經過精制，才能用于均聚物和共聚物的制備。重結晶D，L-丙交酯的熔點均為 125.0°C，熔程在l.O'C內，此純度的D，L-丙交酯才可作聚合單體使用。
蠶絲素蛋白容易吸水，而微量水可能導致D，L-丙交酯的水解，從而影響開環聚合
的順利實施。因此本發明所用的蠶絲素蛋白需經過40 70。C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D，L-丙交酯的水解反應。
D，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聚合反應。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D， L-丙
交酯開環聚合，反應方程如下圖所示
9 H3 盡 ' ) + H4"HN-CH-CO-HN-CH-CO-HN-CH-CO^OH-^
蠶絲蛋CJ肽鏈 丙交簾
h千。6h-c(%<hn-(':h-CO，-6h-CO-hn~CH-C(% OH 聚乳酸-蠶絲蛋白共聚物(PDLLASF )
一種蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物的納米材料，該共聚物具有如下結構
H3 H H， 盡
h-fo6H—co^r(hn d'h co-hn-ch-(:0-hn-(!:h-c<%oh
其中，X為1~2000間的整數，Y為1-2000間的整數，R為H、 -CH3、 -CH2OH、 -CH2SH、 -CH(HO)CH3、 -CH(CH3)2、 -CH2CH(CH3)2、 -CH(CH3)CH2CH3、 -CH2CH2SCH3、 -CH2COOH、 -CH2CH 2CONH2、 -CH2CH2CH2CH2NH2、 -CH2CH2CH2CH2NH2、
-Otcac謹，-cHrO _CH:rlJ^O _CH5Oh -ch『O^h 中的任意一種；
共聚物分子量為5000~180000，蠶絲蛋白鏈段與聚D,L-乳酸鏈段的質量比為0.5/99.5~99.5/0.5，其薄層厚度20~80納米。
上述蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物的納米材料的制備方法為將純化后的蠶絲蛋 白和聚D，L-乳酸的共聚物溶于良溶劑中，形成濃度0.1 5^100mL的溶液，再用不良溶 劑作為沉淀劑進行沉淀，沉淀劑的體積用量為0.5~20.0倍的良溶劑體積，沉淀物在65'C 下真空千燥10~16小時，得到蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物的納米材料。
其中，所述的良溶劑為氯仿、四氫呋喃、乙酸乙酯、氯乙烷和三氟乙酸中的任意一 種或兩種以上任意比例的混合物；所述的不良溶劑為甲苯、甲醇、乙醇、丙酮和乙醚中 的任意一種或兩種以上任意比例的混合物。優選以氯仿/乙醚、氯仿/甲醇或氯仿/丙酮中 的任意一種作為溶劑/沉淀劑體系。
上述蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物可以在醫用縫合線、藥物控制釋放、人造器官 和組織工程材料等生物醫用材料領域的廣泛應用，也可以在醫用縫合線、藥物控制釋放、 人造器官和組織工程材料領域的廣泛應用，并開發其在在紡織材料、塑料和涂料等領域 應用。
本發明通過改變丙交酯和蠶絲蛋白的配比，制備具有不同降解速率和力學性能的聚 乳酸一蠶絲蛋白共聚物，來滿足不同的用途。共聚物的分子量、熔點、玻璃化溫度、結 晶度及降解速率均隨著單體的比例改變而改變。X-射線衍射的結果表明，以SnCl2/萘 二磺酸(兩組分摩爾比為1: 1)為催化劑時，當丙交酯/蠶絲蛋白的質量比為10/1 時，PDLLASF樣品具有部分結晶態結構。而丙交酯/蠶絲蛋白的質量比為6/1時， PDLLAS樣品具有無定形態結構(見圖2)。低分子量的PDLLASF可以用于藥物助劑、 藥物載體、蛋白質釋放載體和疫苗助劑等，而高分子量的PDLLASF則可以用于制備薄 膜、濕法紡絲和組織工程材料。
有益效果本發明采用熔融開環聚合制備蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物，在合成 工藝中未使用溶劑，因而工藝簡單，產品成本低。本發明可以制備不同數均分子量的蠶 絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物，分子量為5000 180000。本發明制備的蠶絲蛋白和聚 D，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為蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物的UC-NMR譜圖。
圖2為不同催化劑配比的PSFLA的X-衍射譜圖。聚合反應條件單體的質量比為 丙交酯蠶絲蛋白=8: 1，反應時間6h,反應溫度170。C， 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=1: 2。
圖3為蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物的納米材料的SEM照片。反應條件單體 的質量比為丙交酯蠶絲蛋白=8: 1，反應時間6h，反應溫度17(TC，催化劑為SnCl2 /萘二磺酸體系，SnCl2用量0.75wt。/。，催化劑摩爾比l:l。
圖4為蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物的納米材料的SEM照片。反應條件單體 的質量比為丙交酯蠶絲蛋白=6: 1，反應時間6h，反應溫度17(TC,催化劑為SnCl2 和萘二磺酸催化劑體系，SnCl2用量0.75wty。，催化劑的摩爾配比l:l。
具體實施例方式
根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實 施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結果僅用于說明本發明，而不應當也不會 限制權利要求書中所詳細描述的本發明。
實施例1:
將D，L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數均相對分子質量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D,L-丙交酯的0.5wt% ， D，L-丙交酯與蠶絲蛋白質量比為4: 1。將體系的壓力逐步 降低到O毫米汞柱(壓力計讀數)后密封，反應溫度為170'C，反應時間為IO小時。聚 合結束后，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65'C下 真空干燥16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚D,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75%,無熔點。
實施例2:
將D，L-丙交酯、蠶絲素蛋白粉(數均相對分子質量為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的用量為D,L-丙交酯的0.5wt。/n， D，L-丙交酯與蠶絲蛋白的質量比為10: 1。將體系的壓力逐步降低到 IO毫米汞柱后密封，反應溫度為170'C，反應時間為10小時。聚合結束后，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65。C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73%,熔點120'C。
實施例3:
將D,L-丙交酯、蠶絲素蛋白粉(數均相對分子質量為1000)、辛酸亞錫/萘磺酸催 化劑體系(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。辛酸亞錫的用量為D,L-丙交酯的0.5wt。/。， D,L-丙交酯與蠶絲蛋白的質量比為10: 1。將體系的壓力 逐步降低到2毫米汞柱后密封，反應溫度為170'C，反應時間為15小時。聚合結束后， 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65。C下真空干燥 10小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚D,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13(TC。
實施例4:
將D,L-丙交酯、蠶絲素蛋白粉(數均相對分子質量為1000)、 SnCU/苯磺酸催化劑 體系(SnCl4的摩爾含量占整個催化劑體系的50y。)加入聚合釜中。SnCU的用量為D，L-丙交酯的0.5wt。/。， D,L-丙交酯與蠶絲蛋白的質量比為2: 1。將體系的壓力逐步降低到l 毫米汞柱以下后密封，反應溫度為170°C，反應時間為15小時。聚合結束后，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65。C下真空干燥16小時， 得到純化的蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物。該共聚物純化后為黃色粉末，分子量5.0 萬，無熔點，屬于無定形聚合物，收率為69%。
實施例5:
將D,L-丙交酯、蠶絲素蛋白粉(數均相對分子質量為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50%,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D,L-丙交酯的0.5wt%， D,L-丙交酯 與蠶絲蛋白的質量比為99: 1。將體系的壓力逐步降低到1毫米汞柱以下后密封，反應 溫度為200'C，反應時間為4小時。聚合結束后，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65'<:下真空干燥16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚0山-乳酸的共聚物。該共聚物純化后為黃色粉末，分子量1.1萬，熔點130.0°C，收率為69%。
實施例6:
將D，L-丙交酯、蠶絲素蛋白粉(數均相對分子質量為1000000)、 SnCl2/乙酸催化劑 體系(SnCl2的摩爾含量占整個催化劑體系的99y。)加入聚合釜中。SnCb的用量為D，L-丙交酯的6.0wt0/。， D,L-丙交酯與蠶絲蛋白的質量比為1: 99。將體系的壓力逐步降低 到l毫米汞柱以下后密封，反應溫度為140°C，反應時間為40小時。聚合結束后，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65'C下真空干燥16小 時，得到純化的蠶絲蛋白和聚D,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%。
實施例7:將D，L-丙交酯、脫水后的蠶絲蛋白粉(數均相對分子質量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50c/。)加入聚合釜中。SnCl2的用 量為D,L-丙交酯的0.5wt% ， D,L-丙交酯與蠶絲蛋白質量比為4: 1。將體系的壓力逐步 降低到O毫米汞柱(壓力計讀數)后密封，反應溫度為170'C，反應時間為2小時。聚 合結束后，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65'C下 真空干燥16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚D，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。
實施例8:
將D，L-丙交酯、蠶絲素蛋白粉(數均相對分子質量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。811<:12的用量為0山-丙交酯的0.05wt。/。， D,L-丙交酯與蠶絲蛋白的質量比為2: 1。將體系的壓力逐步降低到 2毫米汞柱以下后密封，反應溫度為170°C，反應時間為6小時。聚合結束后，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65'C下真空干燥16小時， 得到純化的蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物。該共聚物分子量2.0萬，收率為75%。
將該共聚物溶于氯仿，制備0. 5 g/100mL的溶液50毫升，并在攪拌下緩慢滴加200 毫升乙醚。所得溶液常溫干燥后，再在65'C下真空干燥16小時，得到共聚物的納米薄 層材料(如圖3所示)。
實施例9:
將D,L-丙交酯、蠶絲素蛋白粉(數均相對分子質量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60c/。)加入聚合釜中。SnCl2的用量為D，L-丙交酯的0.5wty。， D，L-丙交酯與蠶絲蛋白的質量比為50: 1。將體系的壓力逐步降低到 30毫米汞柱后密封，反應溫度為170°C，反應時伺為IO小時。聚合結束后，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65'C下真空干燥16小時， 得到純化的蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物。該共聚物分子量1.48萬，收率為53%。
將該共聚物溶于氯仿，制備lg/100mL的溶液50毫升，并在攪拌下緩慢滴加400毫 升甲醇。所得溶液常溫干燥后，再在65'C下真空干燥12小時，得到共聚物的納米薄層 材料(如圖4所示)。
權利要求
1、一種蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物，其特征在于該共聚物具有如下結構其中，X為1～2000間的整數，Y為1～2000間的整數，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；該共聚物分子量為5000～180000，蠶絲蛋白鏈段與聚D，L-乳酸鏈段的質量比為0.5/99.5～99.5/0.5。
2、 權利要求l所述的蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物的制備方法，其特征在于該 方法包括如下步驟(1) 熔融開環聚合制備蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物將催化劑體系、D，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 20(TC下，反應2 40小時；所述的催化劑體系為錫化合物與有機酸的復 合體系，其中錫化合物的摩爾含量占整個催化劑體系的1~99%;催化劑體系中錫化合物 的用量為D,L-丙交酯質量的0.01-6.0 wt%，蠶絲蛋白與D，L-丙交酯的質量比為 1/99~99/1;(2) 蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物的純化 將步驟(l)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'C下真空干燥10~16小時，得到純化的蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物。
3、 根據權利要求2所述的蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物的制備方法，其特征在 于步驟(1)所述的蠶絲蛋白的相對分子質量為1000-100000。
4、 根據權利要求2所述的蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物的制備方法，其特征在 于步驟(1)所述的催化劑體系，錫化合物為SnCl2、 SnCl2*2H20、 SnCl4、 SnCl4*2H20、 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；有機酸為乙 酸、辛酸、卣代羧酸、氟磺酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、萘磺酸、萘二磺酸和含甲基、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、 根據權利要求4所述的蠶絲蛋白肽鏈和聚D,L-乳酸的共聚物的制備方法，其特征在于所述的催化劑體系為SnCl2/乙酸、SnCl2/辛酸、辛酸亞錫/辛酸、SnCl2/苯磺酸、 SnCV苯磺酸、SnCl2/對甲基苯磺酸、SnCl2/萘磺酸、SnCl2/萘二磺酸、辛酸亞錫/萘磺酸、 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。
6、 一種蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物的納米材料，其特征在于該共聚物具有如 下結構h+o6h—cc%t<hn-<!:h-co-hn-(!;h~co-hn~<I1:h-co^oh其中，X為1~2000間的整數，Y為1~2000間的整數，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；共聚物分子量為5000~180000,蠶絲蛋白鏈段與聚D，L-乳酸鏈段的質量比為 0.5/99.5~99.5/0.5，其薄層厚度20~80納米。
7、 權利要求6所述的蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物的納米材料的制備方法，其 特征在于該方法為將純化后的蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物溶于良溶劑中，形成濃度 為0.1~5 g/100mL的溶液，再用不良溶劑作為沉淀劑進行沉淀，沉淀劑的體積用量為 0.5~20倍的良溶劑體積，沉淀物在65。C下真空干燥10~16小時，得到蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物的納米材料。
8、 根據權利要求7所述的蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物的納米材料的制備方法， 其特征在于所述的良溶劑為氯仿、四氫呋喃、乙酸乙酯、氯乙烷和三氟乙酸中的任意一 種或兩種以上任意比例的混合物；所述的不良溶劑為甲苯、甲醇、乙醇、丙酮和乙醚中 的任意一種或兩種以上任意比例的混合物。
9、 根據權利要求8所述的蠶絲蛋白和聚D,L-乳酸的共聚物的納米材料的制備方法， 其特征在于以氯仿/乙醚、氯仿/甲醇或氯仿/丙酮中的任意一種作為溶劑/沉淀劑體系。
10、 權利要求1所述的蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物在生物醫用材料中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種蠶絲蛋白與聚D，L-乳酸的共聚物，該共聚物具有如上結構，其分子量為5000～180000，蠶絲蛋白鏈段與聚L-乳酸鏈段的質量比為0.5/99.5～99.5/0.5。本發明還公開了上述共聚物的固相聚合制備方法及其在生物醫用材料中的應用，以及上述共聚物的納米材料及其制備方法。本發明采用熔融開環聚合制備蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物，在合成工藝中未使用溶劑，因而工藝簡單，產品成本低。本發明可制備不同數均分子量的蠶絲蛋白和聚D，L-乳酸的共聚物。本發明制備的蠶絲蛋白和聚D，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C08H1/00GK101445607SQ200810242818
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年12月29日
發明者吳國成, 周壯麗, 琴 寇, 李明子, 高勤衛 申請人:南京林業大學