一种可生物吸收的纤维及其制备方法和应用的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及功能材料【技术领域】，具体涉及一种可生物吸收的纤维，包括：纤维素酶和细菌纤维素，所述纤维素酶均匀地镶嵌在细菌纤维素材料中。本发明还提供了上述生物可吸收的纤维的制备方法。本发明的生物可吸收的纤维利用酶工程，通过二次冷冻干燥进行结合，将纤维素酶嵌入到细菌纤维素中，利用纤维素酶降解细菌纤维素，实现纤维素的体内降解吸收，纤维降解温和，纤维素降解完全，且产物为葡萄糖，能够被完全吸收；本发明生物可吸收的纤维的制备方法简单，对纤维素酶不会产生破坏，没有使用到化学药物，无需高电压等条件，具有安全性、不对环境产生污染。
【专利说明】一种可生物吸收的纤维及其制备方法和应用
【【技术领域】】[0001]本发明涉及功能材料【技术领域】，具体涉及一种可生物吸收的的纤维及其制备方法和应用。
【【背景技术】】
[0002]目前，大分子聚合物已经成为制备生物材料最重要的基材，采用大分子聚合物制备的生物材料进行体内植入时,要求其具有较高的生物相容性和生物可降解性、可吸收性。大分子聚合物根据来源包括合成聚合物和天然聚合物。现有技术中，纤维素类的天然大分子聚合物广泛用于生物医疗产品中常用的材料，如:细菌纤维素是由细菌合成的，通过β -1, 4-糖苷键将葡萄糖基连接起来的一种多糖类高分子，其结构与植物纤维素的结构基本相同，但是细菌纤维素的合成比植物纤维素的合成更高效，且纯度更高，细菌纤维素是有超微纤维素组成的超微纤维网，故具有许多植物纤维素所无法比拟的特性。细菌纤维素在食品行业、生物医学、造纸工业和石油开采等方面都有广泛的用途。细菌纤维素作为一种新型生物医用工程材料，具有高纯度、高结晶度、高聚合度，及高吸水性、高保水性、对液体和气体的高透过率、高湿态强度等特性。但是，由于体内缺少相关的酶，纤维素类的材料体内不能降解，或降解速度无法控制。
[0003]因此，制备出一种体内生物可降解可吸收的纤维素成为亟待解决的问题。
【
【发明内容】
】
[0004]本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种体内生物可降解的纤维，解决现有技术中生物医用纤维材料不能在体内降解或降解速度无法控制的技术问题。
[0005]本发明的另一目的在于提供上述体内生物可降解吸收的纤维的制备方法。
[0006]本发明为解决上述技术问题所采用的方案如下:
[0007]一种体内可生物吸收的的纤维，包括:纤维素酶和细菌纤维素,所述纤维素酶均匀地镶嵌在细菌纤维素材料中。
[0008]优选地，所述纤维素酶与所述细菌纤维素的重量比为1:8~1:4。
[0009]优选地,所述纤维素酶来源于Trichoderma viride 或 Trichoderma reesei。
[0010]本发明另外提供了一种体内生物可降解吸收的纤维的制备方法，包括如下步骤:
[0011]步骤1:制备细菌纤维素薄膜；
[0012]步骤2:将步骤I所得细菌纤维素薄膜进行冷冻干燥；
[0013]步骤3:配制纤维素酶溶液，将纤维素酶溶液与步骤2所得细菌纤维素混合后进行冷冻干燥，所述纤维素酶与所述细菌纤维素的重量比为1:8~1:4。
[0014]优选地，所述步骤I具体包括如下步骤:
[0015]制备包含葡萄糖、蛋白胨和无机盐的培养液；
[0016]将保藏号为ATCC700178、保藏号为ATCC53528、保藏号为ATCC53524或保藏号为ATCC23769的木醋杆菌菌种接种至所述培养液中，在28~32°C静态培养5~7天，在所述培养液中生成细菌纤维薄膜；
[0017]将所得细菌纤维薄膜于80~100°C下用0.1~0.2mol/mL氢氧化钠溶液处理30~60min ；
[0018]将处理后的细菌纤维薄膜用去离子水冲洗，将调节pH值至中性。
[0019]优选地，所述培养液还包括有机酸、硫酸镁、硫酸铵和玉米浆提取液；所述有机酸为醋酸、乳酸或柠檬酸；所述无机盐为磷酸氢二钠、Ca2+盐或Mg2+盐。
[0020]优选地,每100ml的培养液中含有:10~40g葡萄糖,3~6g蛋白胨,I~2g朽1檬酸,2~3g磷酸氢二钠，0.5~1.5g硫酸镁，0.5~1.5g硫酸铵，0.5~1.5ml玉米提取液。
[0021]优选地,所述纤维素酶来源于Trichoderma viride 或 Trichoderma reesei。
[0022]优选地，步骤I中所得细菌纤维素薄膜的厚度为3~6mm。
[0023]本发明还提供了上述的生物可降解吸收的纤维在制备伤口愈合领域药物中的应用。[0024]与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明的生物可降解的纤维利用酶工程，通过二次冷冻干燥进行结合，将纤维素酶嵌入到细菌纤维素中，利用纤维素酶降解细菌纤维素，实现纤维素的体内降解；本发明的生物可降解的纤维降解温和，纤维素降解完全。本发明生物可降解的纤维的制备方法简单，对纤维素酶不会产生破坏；本发明的生物可降解的纤维的制备方法，没有使用到化学药物，无需高电压等条件，具有安全性、不对环境产生污染，大规模培养时具有较高的经济效益和社会效益。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0025]图1是本发明的体内生物可降解的纤维的制备方法的流程图；
[0026]图2是本发明的体内生物可降解的纤维纤维素酶活性变化图；
[0027]图3是本发明的体内生物可降解的纤维降解图；
[0028]图4是本发明的体内生物可降解的纤维在模拟伤口体液实验中葡萄糖释放量变化图。
【【具体实施方式】】
[0029]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030]本发明实施例提供的体内生物可降解吸收的纤维，包括:纤维素酶和细菌纤维素，所述纤维素酶均匀地镶嵌在细菌纤维素材料中。
[0031]纤维素作为大分子聚合物，人体内缺乏能使其降解的酶，本发明将纤维素酶直接嵌入到纤维素大分子聚合物中，利用上述嵌入的酶催化纤维素降解，为了将纤维素降解的速度控制在所需的范围内，上述生物可降解的纤维材料中纤维素酶与细菌纤维素的重量比为1:8~1:4 ;在本实施例的一个较佳方案中，纤维素酶来源于Trichoderma viride或Trichoderma reesei。
[0032]本发明实施例还提供了一种体内生物可降解吸收的纤维的制备方法，如图1所示，该方法包括:[0033]步骤SlOl:制备细菌纤维素薄膜；
[0034]步骤S102:将步骤SlOl所得细菌纤维素薄膜进行冷冻干燥；
[0035]步骤S103:配制纤维素酶溶液，将纤维素酶溶液与步骤S102所得细菌纤维素混合后进行冷冻干燥。
[0036]在步骤SlOl中，首先，制备包含葡萄糖、蛋白胨和无机盐的培养液；然后，将保藏号为ATCC700178、保藏号为ATCC53528、保藏号为ATCC53524或保藏号为ATCC23769的木醋杆菌菌种接种至所述培养液中，在28~32°C静态培养5~7天，在所述培养液中生成细菌纤维薄膜；再将所得细菌纤维薄膜于80~100°C下用0.1~0.2mol/mL氢氧化钠溶液处理30~60min ;最后将处理后的细菌纤维薄膜用去离子水冲洗，将调节pH值至中性。
[0037]其中，培养液即为液态培养基，满足菌体生长和代谢所需的成分。在本实施例中，培养液包括碳源、氮源和无机盐成分，碳源可以是葡萄糖、果糖或蔗糖；氮源可以选自蛋白胨、酵母膏、玉米浆提取液中的一种或几种；培养液还包括有机酸、硫酸镁、硫酸铵；其中，有机酸为醋酸、乳酸或柠檬酸；无机盐为磷酸氢二钠、Ca2+盐或Mg2+盐。在本实施例的一个较佳方案中，每100ml的培养液中含有:10~40g葡萄糖,3~6g蛋白胨,I~2g柠檬酸，2~3g磷酸氢二钠,0.5~1.5g硫酸镁,0.5~1.5g硫酸铵,0.5~1.5ml玉米提取液。根据不同菌种对营养液的不用需求，可在培养液中加入其它成分。
[0038]木醋杆菌是合成纤维素最强的细菌之一，且木醋杆菌所合成的纤维素具有较高的结晶度、聚合度和非常一致的分子取向，并且以单一的纤维素形式存在；同时纯度高，获得的纤维素抗拉力强度高，有极强的持水性和透水、透气性；还具有生物可降解性，属于环境友好型产品。本实施例中，选用保藏号为ATCC700178、保藏号为ATCC53528、保藏号为ATCC53524或保藏号为ATCC23769的木醋杆菌菌种，作为产生细菌纤维素薄膜的菌种，在28~32°C静态培养5~7天，在所述培养液中生成细菌纤维薄膜，在整个培养，的过程中，一直保持无菌操作，以保证能获得所需要的细菌。
[0039]作为本实施例的一个较佳方案，步骤SlOl中所得细菌纤维素薄膜的厚度为3~6mm ο
[0040]为了将纤维素降解的速度控制在所需的范围内，步骤S103中纤维素酶与细菌纤维素的重量比为1:8~1: 4。纤维素酶来源于Trichoderma viride或Trichoderma reesei。
[0041]具体地，本发明实施例的生物可降解的纤维利用酶工程，通过二次冷冻干燥进行结合，将纤维素酶嵌入到细菌纤维素中，利用纤维素酶降解细菌纤维素，实现纤维素的体内降解；本发明实施例的生物可降解的纤维降解温和，纤维素降解完全。本发明实施例的生物可降解的纤维的制备方法简单，对纤维素酶不会产生破坏；本发明的生物可降解的纤维的制备方法，没有使用到化学药物，无需高电压等条件，具有安全性、不对环境产生污染，大规模培养时具有较高的经济效益和社会效益。本发明的生物可降解的纤维可用于伤口缝合，在伤口愈合的过程中，细菌纤维素被嵌入的纤维素酶逐渐降解，无残留，并且其降解产物葡萄糖对细胞无任何有害性，还可以作为营养物质来供给伤口恢复。
[0042]实施例1
[0043]本发明实施例1提供了一种体内生物可降解吸收的纤维的制备方法，包括如下步骤:
[0044]步骤1:制备细菌纤维素薄膜；[0045]制备培养液,每100ml的培养液中含有:10~40g葡萄糖,3~6g蛋白胨，I~2g柠檬酸，2~3g磷酸氢二钠,0.5~1.5g硫酸镁,0.5~1.5g硫酸铵,0.5~1.5ml玉米提取液；
[0046]将保藏号为ATCC700178、保藏号为ATCC53528、保藏号为ATCC53524或保藏号为ATCC23769的木醋杆菌菌种接种至所述培养液中，在28~32°C静态培养5~7天，在所述培养液中生成细菌纤维薄膜，细菌纤维素薄膜的厚度为3~6mm ;
[0047]将所得细菌纤维薄膜于80~100°C下用0.1~0.2mol/mL氢氧化钠溶液处理30~60min,重复3~4次；
[0048]将处理后的细菌纤维薄膜用去离子水冲洗，将调节pH值至中性。
[0049]步骤2:将步骤I所得细菌纤维素薄膜进行冷冻干燥；
[0050]步骤3:配制浓度为6~12mol/mL的纤维素酶溶液，将纤维素酶溶液0.3ml与步骤2所得细菌纤维素1.44g混合后进行冷冻干燥，其中，纤维素酶为Sigma C0615。
[0051]本实施例制备的体内生物可降解吸收的纤维中纤维素酶与细菌纤维素的重量比为 1:8 ~1:4。纤维素酶 Sigma C0615 来源于 Trichoderma viride。
[0052]实施例2
[0053]本发明实施例2提供了一种体内生物可降解吸收的纤维的制备方法，包括如下步骤: [0054]步骤1:制备细菌纤维素薄膜；
[0055]制备培养液，每100ml的培养液中含有:10~40g葡萄糖,3~6g蛋白胨，I~2g柠檬酸，2~3g磷酸氢二钠,0.5~1.5g硫酸镁,0.5~1.5g硫酸铵,0.5~1.5ml玉米提取液；
[0056]将保藏号为ATCC700178、保藏号为ATCC53528、保藏号为ATCC53524或保藏号为ATCC23769的木醋杆菌菌种接种至所述培养液中，在28~32°C静态培养5~7天，在所述培养液中生成细菌纤维薄膜，细菌纤维素薄膜的厚度为3~6mm ;
[0057]将所得细菌纤维薄膜于80~100°C下用0.1~0.2mol/mL氢氧化钠溶液处理30~60min,重复3~4次；
[0058]将处理后的细菌纤维薄膜用去离子水冲洗，将调节pH值至中性。
[0059]步骤2:将步骤I所得细菌纤维素薄膜进行冷冻干燥；
[0060]步骤3:配制浓度为6~12mol/mL的纤维素酶溶液，将纤维素酶溶液0.3ml与步骤2所得细菌纤维素1.44g混合后进行冷冻干燥，其中，纤维素酶为Sigma C8546。
[0061]本实施例制备的生物可降解的纤维中纤维素酶与细菌纤维素的重量比为1:8~1:4。纤维素酶 Sigma C8546 来源于 Trichoderma reesei。
[0062]实施例3
[0063]本发明实施例3提供了一种生物可降解的纤维的制备方法，包括如下步骤:
[0064]步骤1:制备细菌纤维素薄膜；
[0065]制备培养液，每100ml的培养液中含有:10~40g葡萄糖,3~6g蛋白胨，I~2g柠檬酸，2~3g磷酸氢二钠,0.5~1.5g硫酸镁,0.5~1.5g硫酸铵,0.5~1.5ml玉米提取液；
[0066]将保藏号为ATCC700178、保藏号为ATCC53528、保藏号为ATCC53524或保藏号为ATCC23769的木醋杆菌菌种接种至所述培养液中，在28~32°C静态培养5~7天，在所述培养液中生成细菌纤维薄膜，细菌纤维素薄膜的厚度为3~6mm ;
[0067]将所得细菌纤维薄膜于80~100°C下用0.1~0.2mol/mL氢氧化钠溶液处理30~60min,重复3~4次；
[0068]将处理后的细菌纤维薄膜用去离子水冲洗，将调节pH值至中性。
[0069]步骤2:将步骤I所得细菌纤维素薄膜进行冷冻干燥；
[0070]步骤3:配制浓度为6~12mol/mL的纤维素酶溶液，将纤维素酶溶液0.3ml与步骤2所得细菌纤维素1.44g混合后进行冷冻干燥，其中，纤维素酶为Sigma C1794。
[0071]本实施例制备的生物可降解的纤维中纤维素酶与细菌纤维素的重量比为1:8~1:4。纤维素酶 Sigma C1794 来源于 Trichoderma viride。
[0072]生物可降解的纤维中纤维素酶的活性实验
[0073]用生理盐水分别将实施例1、实施例2、实施例3所得生物可降解的纤维浸湿，置于pH6.5~7.0的环境中；
[0074]检测实施例1、实施例2、实施例3所得生物可降解的纤维I~30天的纤维素酶活性。
[0075]结果如图2所示，实施例2的生物可降解的纤维中纤维素酶的活性在I~30天均保持了相对低且稳定的活 性，确保生物可降解的纤维在一定时间内能够被缓慢而持续的降解吸收，即 Sigma C0615,Sigma C8546,Sigma C1794 相比，Sigma C8546 嵌入细菌纤维素中
效果最佳。
[0076]牛物可降解的纤维降解实齡
[0077]用生理盐水分别将实施例1、实施例2、实施例3所得生物可降解的纤维浸湿；
[0078]将实施例1、实施例2、实施例3所得生物可降解的纤维置于pH7.0的环境下，观察其降解情况。
[0079]如图3所示，为实施例2的生物可降解纤维的降解情况，在pH7.0下，生物可降解纤维于7天内快速降解。
_0] 体外缓冲液模拟体液实验
[0081]用生理盐水分别将实施例1、实施例2、实施例3所得生物可降解的纤维浸湿；
[0082]将实施例1、实施例2、实施例3所得生物可降解的纤维分别置于pH4.5、pH6.0和PH7.4的环境下，对其葡萄糖释放量进行检测。
[0083]本发明的生物可降解的纤维可用于伤口缝合，在伤口愈合的过程中，细菌纤维素被嵌入的纤维素酶逐渐降解，无残留，并且其降解产物葡萄糖对细胞无任何有害性，还可以作为营养物质来供给伤口恢复。人体伤口 PH值的变化是从酸性到弱碱性，最后保持稳定在PH7.4附近，也就是说人体伤口 pH值的变化为pH4.5 — pH6.0 — pH7.4，本实验用体外缓冲液对体内伤口体液进行模拟，结果如图4所示，在三种不同的pH环境中，实施例1、实施例
2、实施例3所得生物可降解的纤维中酶都保持了一定活性，尤其在pH4.5的时候，实施例1、实施例2、实施例3所得生物可降解的纤维中的纤维素酶都保持了较高的活性，随着pH升高，活性有所降低。这种活性的变化与人体受伤后，伤口的PH的变化是一致的。因此，可以依据不同纤维素酶的在不同PH条件下活性的变化对生物可降解纤维的根据应用选择做出一定的设计，从图4中可以看出，本发明的生物可降解纤维中的葡萄糖释放量较高，最高可以达到90%以上，除去材料中包含的约5%蛋白杂质的影响，该生物可降解纤维达到了完全降解的要求。
[0084]以上所述本发明的【具体实施方式】，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围 内。
【权利要求】
1.一种可生物吸收的的纤维，其特征在于，包括:纤维素酶和细菌纤维素，所述纤维素酶均匀地镶嵌在细菌纤维素材料中。
2.根据权利要求1所述的可生物吸收的的纤维，其特征在于，所述纤维素酶与所述细菌纤维素的重量比为1:8~1:4。
3.根据权利要求1所述的可生物吸收的的纤维，其特征在于，所述纤维素酶来源于Trichoderma viride 或 Trichoderma reesei。
4.一种可生物吸收的的纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:制备细菌纤维素薄膜； 步骤2:将步骤I所得细菌纤维素薄膜进行冷冻干燥； 步骤3:配制纤维素酶溶液，将纤维素酶溶液与步骤2所得细菌纤维素混合后进行冷冻干燥，其中，所述纤维素酶与所述细菌纤维素的重量比为1:8~1:4。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I具体包括如下步骤: 制备包含葡萄糖、蛋白胨和无机盐的培养液； 将保藏号为ATCC700178、保藏号为ATCC53528、保藏号为ATCC53524或保藏号为ATCC23769的木醋杆菌菌种接种至所述培养液中，在28~32°C静态培养5~7天，在所述培养液中生成细菌纤维薄膜； 将所得细菌纤维薄膜于80~100°C下用0.1~0.2mol/mL氢氧化钠溶液处理30~60min ；` 将处理后的细菌纤维薄膜用去离子水冲洗，将调节pH值至中性。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述培养液还包括有机酸、硫酸镁、硫酸铵和玉米浆提取液；所述有机酸为醋酸、乳酸或柠檬酸；所述无机盐为磷酸氢二钠、Ca2+盐或Mg2+盐。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，每100ml的培养液中含有:10~40g葡萄糖，3~6g蛋白胨，I~2g柠檬酸,2~3g磷酸氢二钠,0.5~1.5g硫酸镁,0.5~1.5g硫酸铵，0.5~1.5ml玉米提取液。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素酶来源于Trichodermaviride 或 Trichoderma reesei。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤I中所得细菌纤维素薄膜的厚度为3~6mm。
10.权利要求1或2所述的可生物吸收的的纤维在制备伤口愈合领域药物中的应用。
【文档编号】A61L31/04GK103690995SQ201310671548
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】胡阳, 王金慧, 周新, 朱勇军, 周阳 申请人:深圳先进技术研究院