專利名稱：絲素蛋白/納米羥基磷灰石多孔支架材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多孔支架材料的制備方法，特別是涉及一種絲素蛋白/納米羥基 磷灰石多孔支架材料的制備方法。
背景技術：
自然骨是由納米羥基磷灰石(HA)為主的無機相與膠原為主的有機相有序組合的 復合材料。蠶絲絲素蛋白(SF)與膠原蛋白同屬結構蛋白，提取方法簡便，成本低廉，對細胞 的粘附、擴展、分化的作用好，適用于組織工程材料。用蠶絲絲素蛋白(SF)與納米羥基磷灰 石(HA)制備復合多孔骨支架，兼具良好的力學性能和生物相容性，在骨組織工程領域具有 重要的應用價值，成為研究的熱點。近年來，以絲素蛋白為基質(zhì)，制備絲素蛋白/羥基磷灰石復合支架材料的方法已 經(jīng)有所報道。如將羥基磷灰石溶膠與絲素溶液通過共混首先制備混合材料然后通過成型 技術制備支架；以絲素粉末和羥基磷灰石為原料，以氯化鈉(NaCl)為造孔劑模壓成型制備 蠶絲絲素蛋白(SF)/納米羥基磷灰石(HA)復合多孔材料等。但上述方法都是通過物理方 法混合達到復合目的，這種方法實質(zhì)上是物理混合，而并非化學復合，因此混合的效果有可 能會不如復合明顯，具體體現(xiàn)在力學性能提高有限。文獻記載通過溶液共混_冷凍凝膠法 制備了絲素羥基磷灰石復合支架；采用化學合成_冷凍凝膠法制備納米羥基磷灰石/絲素 蛋白-殼聚糖復合支架法，得到了內(nèi)部結構與力學性能更加優(yōu)良可控的材料，但該種方法 過程繁瑣復雜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種絲素蛋白/納米羥基磷灰石多孔支架材料 及其制備方法，本發(fā)明提供一種絲素蛋白/納米羥基磷灰石多孔支架材料，其特征在于絲素蛋 白與納米羥基磷灰石的質(zhì)量比為1 9 3 7，復合材料中具有平均孔徑為40-70微米的 相互貫通的孔隙，抗壓強度為1. 3-3. 69MPa，抗彎強度為1. 3-4. 75MPa。所述的絲素蛋白和納米羥基磷灰的質(zhì)量比為3 7 ；所述的復合材料中具有平均 孔徑為51微米的相互貫通的孔隙，抗壓強度為3. 69MPa，抗彎強度為4. 75MPa。本發(fā)明提供一種絲素蛋白/納米羥基磷灰石多孔支架材料的制備方法，其特征在 于包括以下步驟第一步、將脫膠后的絲素纖維溶解于氯化鈣-乙醇-水三元體系中 (CaC12-CH3CH20H-H20)，其中摩爾比為1 2 8，溫度80°C，直至全部溶解；第二步、按照鈣磷比(Ca/P)為1. 67的比例，向第一步所得絲素溶解液中逐滴滴加 磷酸氫二銨或磷酸氫銨，滴加過程中快速攪拌，并通過滴加氨水維持溶液的PH = 10，滴加 完畢后恒溫并攪拌保持3小時，之后室溫靜置24小時，得到絲素蛋白/納米羥基磷灰石沉 淀物；
第三步、將第二步所得的沉淀物清洗并離心，干燥，得到絲素蛋白/納米羥基磷灰 石粉末；第四步、配制質(zhì)量濃度為3-7%的H202的水溶液，將該溶液與第三步得到的粉末 以及0. 5-2%的羧甲基纖維素進行調(diào)和，調(diào)和至粘稠狀后攪拌30分鐘發(fā)泡，得到漿料；第五步、將第四步所得到的漿料快速移入12孔細胞培養(yǎng)平板，并立即放入-20°C 冰箱預冷凍24小時；第六步、將冷凍24小時后的載樣細胞培養(yǎng)平板取出，放入-50°C冷凍干燥機中干 燥，最終制得絲素蛋白/納米羥基磷灰石多孔支架材料。該方法具有以下優(yōu)勢從化學尺度制備出絲素蛋白/納米羥基磷灰石復合材料，鈣離子(Ca2+)和絲素蛋 白通過電子吸附結合，是一種化學力的結合，彌補了物理方法可能帶來的絲素蛋白與羥基 磷灰石的分離的可能，同時改善了單一材料帶來的力學性能不足的問題；支架材料成型工藝簡單，不添加造孔劑，試劑少且廉價，成本低；本發(fā)明所制備的 支架材料孔隙率較高，孔隙分散均勻且孔與孔之間相互貫通，適用于骨組織工程支架材料 對孔隙及孔徑結構的要求。
圖1為本發(fā)明中合成的納米羥基磷灰石以及絲素蛋白/納米羥基磷灰石的透射電 鏡照片。圖2為本發(fā)明的復合多孔支架材料的孔隙結構顯微鏡照片。
具體實施例方式以下實施例在以發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體 的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。對比例稱取氯化鈣(CaCl2)為Ilg ；按照鈣磷比(Ca/P) % 1.67的比例，向溶液中逐滴滴 加磷酸氫二銨(NH4)2HP04，滴加過程中快速攪拌，并通過滴加氨水維持溶液的PH= 10，滴 加完畢后恒溫并攪拌保持3小時，之后室溫靜置24小時；將所得的沉淀清洗并離心，干燥， 得到納米羥基磷灰石粉末；向粉末中加入質(zhì)量分數(shù)為3%的H202溶液，并加入1 %質(zhì)量分數(shù) 的羧甲基纖維素，進行調(diào)和，調(diào)和至粘稠狀后攪拌30分鐘發(fā)泡，得到漿料；將所得到的漿料 快速移入12孔細胞培養(yǎng)平板，并立即放入-20°C冰箱預冷凍24小時；將冷凍24小時后的 載樣細胞培養(yǎng)平板取出，放入-50°C冷凍干燥機中干燥，最終制得納米羥基磷灰石復合多孔 支架材料。該材料的絲素蛋白含量為0，成分為純羥基磷灰石，力學強度參見表一。實施例1稱取脫膠后的絲素纖維lllg，將脫膠后的絲素纖維溶解于氯化鈣-乙醇-水 (CaC12-CH3CH20H-H20)三元體系中，其中摩爾比為1 2 8，溫度80°C，直至全部溶解，記 錄氯化鈣(CaC12)用量為Ilg ；按照鈣磷比(Ca/P)為1. 67的比例，向溶液中逐滴滴加磷酸 氫二銨((NH4)2HP04)，滴加過程中快速攪拌，并通過滴加氨水維持溶液的PH= 10，滴加完畢后恒溫并攪拌保持3小時，之后室溫靜置24小時；將所得的沉淀清洗并離心，干燥，得到 絲素蛋白/納米羥基磷灰石粉末；向粉末中加入質(zhì)量分數(shù)為3%的H202溶液，并加入1 %質(zhì) 量分數(shù)的羧甲基纖維素，進行調(diào)和，調(diào)和至粘稠狀后攪拌30分鐘發(fā)泡，得到漿料；將所得到 的漿料快速移入12孔細胞培養(yǎng)平板，并立即放入-20°C冰箱預冷凍24小時；將冷凍24小 時后的載樣細胞培養(yǎng)平板取出，放入-50°C冷凍干燥機中干燥，最終制得絲素蛋白/納米羥 基磷灰石多孔支架材料。該材料的絲素蛋白與羥基磷灰石質(zhì)量比為1 9，力學強度參見表一。實施例2稱取脫膠后的絲素纖維2. 5g，將脫膠后的絲素纖維溶解于氯化鈣-乙醇-水 (CaC12-CH3CH20H-H20)三元體系中，其中摩爾比為1 2 8，溫度80°C，直至全部溶解，記 錄氯化鈣(CaC12)用量為Ilg ；按照鈣磷比(Ca/P)為1. 67的比例，向溶液中逐滴滴加磷酸 氫二銨(NH4)2HP04，滴加過程中快速攪拌，并通過滴加氨水維持溶液的PH= 10，滴加完畢 后恒溫并攪拌保持3小時，之后室溫靜置24小時；將所得的沉淀清洗并離心，干燥，得到絲 素蛋白/納米羥基磷灰石粉末；向粉末中加入質(zhì)量分數(shù)為5%的H202溶液，并加入1. 5%質(zhì) 量分數(shù)的羧甲基纖維素，進行調(diào)和，調(diào)和至粘稠狀后攪拌30分鐘發(fā)泡，得到漿料；將所得到 的漿料快速移入12孔細胞培養(yǎng)平板，并立即放入-20°C冰箱預冷凍24h ；將冷凍24h后的載 樣細胞培養(yǎng)平板取出，放入-50°C冷凍干燥機中干燥，最終制得絲素蛋白/納米羥基磷灰石 多孔支架材料。該材料的絲素蛋白與羥基磷灰石質(zhì)量比為2 8，力學強度參見表一。實施例3稱取脫膠后的絲素纖維4. 3g，將脫膠后的絲素纖維溶解于氯化鈣_乙醇_水 (CaC12-CH3CH20H-H20)三元體系中，其中摩爾比為1 2 8，溫度80°C，直至全部溶解，記 錄氯化鈣(CaC12)用量為Ilg ；按照鈣磷比(Ca/P)為1. 67的比例，向溶液中逐滴滴加磷酸 氫二銨(NH4)2HP04，滴加過程中快速攪拌，并通過滴加氨水維持溶液的PH= 10，滴加完畢 后恒溫并攪拌保持3小時，之后室溫靜置24小時；將所得的沉淀清洗并離心，干燥，得到絲 素蛋白/納米羥基磷灰石粉末；向粉末中加入質(zhì)量分數(shù)為7%的H202溶液，并加入2%質(zhì)量 分數(shù)的羧甲基纖維素，進行調(diào)和，調(diào)和至粘稠狀后攪拌30分鐘發(fā)泡，得到漿料；將所得到的 漿料快速移入12孔細胞培養(yǎng)平板，并立即放入-20°C冰箱預冷凍24h ；將冷凍24h后的載樣 細胞培養(yǎng)平板取出，放入-50°C冷凍干燥機中干燥，最終制得絲素蛋白/納米羥基磷灰石多 孔支架材料。該材料的絲素蛋白與羥基磷灰石質(zhì)量比為3 7，力學強度參見表一。表1為本發(fā)明實施例的力學強度列表。
權利要求
1.一種絲素蛋白/納米羥基磷灰石多孔支架材料，其特征在于絲素蛋白與納米羥基 磷灰石的質(zhì)量比為1 9 3 7，復合材料中具有平均孔徑為40-70微米的相互貫通的孔 隙，抗壓強度為1. 3-3. 69MPa，抗彎強度為1. 3-4. 75MPa。
2.如權利要求1所述的絲素蛋白/納米羥基磷灰石多孔支架材料，其特征在于所述 的絲素蛋白和納米羥基磷灰的質(zhì)量比為3 7;所述的復合材料中具有平均孔徑為51微米 的相互貫通的孔隙，抗壓強度為3. 69MPa，抗彎強度為4. 75MPa。
3.—種如權利要求1或2所述的絲素蛋白/納米羥基磷灰石多孔支架材料的制備方 法，其特征在于包括以下步驟第一步、將脫膠后的絲素纖維溶解于氯化鈣-乙醇-水三元體系中 (CaC12-CH3CH20H-H20)，其中摩爾比為1 2 8，溫度80°C，直至全部溶解；第二步、按照鈣磷比(Ca/P)為1. 67的比例，向第一步所得絲素溶解液中逐滴滴加磷酸 氫二銨或磷酸氫銨，滴加過程中快速攪拌，并通過滴加氨水維持溶液的PH = 10，滴加完畢 后恒溫并攪拌保持3小時，之后室溫靜置24小時，得到絲素蛋白/納米羥基磷灰石沉淀物； 第三步、將第二步所得的沉淀物清洗并離心，干燥，得到絲素蛋白/納米羥基磷灰石粉末；第四步、配制質(zhì)量濃度為3-7%的H202的水溶液，將該溶液與第三步得到的粉末以及 0. 5-2%的羧甲基纖維素進行調(diào)和，調(diào)和至粘稠狀后攪拌30分鐘發(fā)泡，得到漿料；第五步、將第四步所得到的漿料快速移入12孔細胞培養(yǎng)平板，并立即放入-20°C冰箱 預冷凍24小時；第六步、將冷凍24小時后的載樣細胞培養(yǎng)平板取出，放入_50°C冷凍干燥機中干燥，最 終制得絲素蛋白/納米羥基磷灰石多孔支架材料。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種絲素蛋白/納米羥基磷灰石多孔支架材料的制備方法， 其特征在于包括以下步驟第一步、將脫膠后的絲素纖維溶解于氯化鈣-乙醇-水三元體系中 (CaC12-CH3CH20H-H20)，其中摩爾比為1 2 8，溫度80°C，直至全部溶解；第二步、按照鈣磷比(Ca/P)為1. 67的比例，向第一步所得絲素溶解液中逐滴滴加磷酸 氫二銨或磷酸氫銨，滴加過程中快速攪拌，并通過滴加氨水維持溶液的PH = 10，滴加完畢 后恒溫并攪拌保持3小時，之后室溫靜置24小時，得到絲素蛋白/納米羥基磷灰石沉淀物； 第三步、將第二步所得的沉淀物清洗并離心，干燥，得到絲素蛋白/納米羥基磷灰石粉末；第四步、配制質(zhì)量濃度為7 %的H202的水溶液，將該溶液與第三步得到的粉末以及2 % 的羧甲基纖維素進行調(diào)和，調(diào)和至粘稠狀后攪拌30分鐘發(fā)泡，得到漿料；第五步、將第四步所得到的漿料快速移入12孔細胞培養(yǎng)平板，并立即放入-20°C冰箱 預冷凍24小時；第六步、將冷凍24小時后的載樣細胞培養(yǎng)平板取出，放入_50°C冷凍干燥機中干燥，最 終制得絲素蛋白/納米羥基磷灰石多孔支架材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了絲素蛋白/納米羥基磷灰石復合多孔支架材料的制備方法，其特征在于將脫膠后的絲素纖維溶解于氯化鈣三元溶液后按照鈣磷比為1.67的比例向所得溶液中逐滴滴加磷酸鹽，得到絲素蛋白/納米羥基磷灰石粉末，再向粉末中加入H2O2溶液和羧甲基纖維素，進行調(diào)和并發(fā)泡得到漿料，將漿料快速移入12孔細胞培養(yǎng)平板，并立即放入-20℃冰箱預冷凍24h，將冷凍24h后的載樣細胞培養(yǎng)平板取出，放入-50℃冷凍干燥機中干燥，最終制得絲素蛋白/納米羥基磷灰石復合多孔支架材料。本發(fā)明通過化學方法制備的絲素蛋白/納米羥基磷灰石支架材料孔隙率較高，孔隙分散均勻且孔與孔之間相互貫通，并且力學性能改善顯著。
文檔編號A61L27/56GK102000362SQ20101057147
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2010年12月2日
發(fā)明者周涓, 朱君, 王俊玲, 王美艷, 陳玉云 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司