[发明专利]两步法制备羟基磷灰石-丝素蛋白复合支架材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种两步法制备羟基磷灰石 -丝素蛋白复合支架材料的方法。

背景技术

体内骨组织是受细胞高度调节控制生长而成的生物矿化组织，由两大 部分构成——有机质和无机质。有机质(主要是骨胶原纤维束)作为骨的 网状支架，赋予骨的弹性和韧性；而无机质(主要是羟基磷灰石结晶)决 定骨骼的硬度及刚性特征。同时，羟基磷灰石(HAP)具有良好的生物相容 性和骨传导作用，是性能良好的骨修复/替代材料之一。但由单一的羟基磷 灰石制备的材料强度低、韧性差，不能广泛应用于骨修复/替代材料。因此， 具有优良力学性质和生物相容性的羟基磷灰石-高分子复合材料的制备在 组织工程领域具有重大的现实意义，并已成为国内外研究热点。

家蚕丝素蛋白来源丰富，除了被用于传统的纺织原料外，由于其优越 的力学性能和相对良好的生体适应性，近年来，以其为基材的各种细胞生 长支架材料的研究应运而生。以丝素蛋白为基质，制备羟基磷灰石-丝素 蛋白复合支架材料在国内外也有报道。如：将羟基磷灰石溶胶与丝素溶液 混合制备了复合支架；以丝素粉末和羟基磷灰石粉末为原料，以NaCl为制 孔剂，模压成型制备了SF/HA复合多孔材料等。但据有关文献报道，羟基磷 灰石与有机质基体的界面结合力较差，在生理环境中，羟基磷灰石与高分 子基体的界面层容易受到破坏，从而导致复合材料未等缺损完全修复就过 早地失去其有效强度。因此，提高羟基磷灰石与高分子的界面结合力，是 制备高性能羟基磷灰石-高分子复合材料的关键因素之一。

发明内容

本发明的目的是提供工艺简单、成本低、操作方便的一种两步法制备 羟基磷灰石-丝素蛋白复合支架材料的方法，该方法包括下列步骤：

(1)在浓度为0.5～2.5％(w/v)的家蚕丝素蛋白溶液中依次滴加含钙 离子和磷酸根离子的水溶液进行反应并不断搅拌，反应过程中调控溶液pH 值为9；反应体系中钙磷比为10∶6，丝素蛋白与反应生成羟基磷灰石的质量 比为1∶10；滴加完成后将反应液陈化24h，水洗离心后得羟基磷灰石-丝 素蛋白复合泥浆；

(2)向步骤(1)所得羟基磷灰石-丝素蛋白复合泥浆中加入浓度为 2～10％(w/v)的家蚕丝素蛋白溶液并不断搅拌；复合泥浆干重与丝素蛋白 的质量比为4∶1，调控pH值为9；搅拌20～30min后，将混合液注入模具， -20℃预冷冻12h，-80℃冷冻处理2h后，经冷冻干燥制得多孔羟基磷灰 石-丝素蛋白复合支架材料。

所述步骤(1)中的含钙离子的溶液为氯化钙溶液或硝酸钙溶液。

所述步骤(1)中的含磷酸根离子的水溶液为磷酸二氢钠溶液、磷酸氢 二钠溶液、磷酸氢二钾溶液或磷酸二氢钾溶液。

本发明的有益之处在于：

(1)步骤(1)为共沉淀法：在碱性溶液环境下，丝素蛋白分子上羧 基与溶液中的Ca²⁺离子形成化学键合；滴加PO₄^3-离子时，Ca²⁺离子又与PO₄^3-离子反应生成羟基磷灰石，从而制备了羟基磷灰石-丝素蛋白的复合物。

(2)步骤(2)为共混法：在羟基磷灰石-丝素蛋白复合泥浆中加入 丝素蛋白溶液后，复合物中的丝素蛋白分子与溶液中丝素蛋白分子形成分 子间氢键结合，注入模具并经冷冻-冷冻干燥后制备了多孔的羟基磷灰石 -丝素蛋白复合支架材料。

本发明制备的支架材料与现有共混法直接制备的羟基磷灰石-丝素蛋 白复合支架材料相比，具有良好的力学性能。

附图说明

图1为本发明实施例1中制备的羟基磷灰石-丝素蛋白复合物干燥后 的TEM图；

图2为本发明实施例1中制备的羟基磷灰石-丝素蛋白复合支架材料 的SEM图；

图3分别为本发明实施例1和对照例中制备的羟基磷灰石-丝素蛋白 复合支架材料的压缩强度比较图；

图4分别为本发明实施例1和对照例中制备的羟基磷灰石-丝素蛋白 复合支架材料的压缩模量比较图。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1