[发明专利]一种纳米仿生骨材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种纳米仿生骨材料及其制备方法。

背景技术

天然骨是一种多层次组装结构并且具有完美优异性能的生物矿化复合物，其有机成分主 要是I型胶原蛋白(collagen)，无机成分主要是纳米羟基磷灰石(hydroxyapatite)。近年 来的研究表明，骨组织的形成主要包括纤维状胶原的自组装和纳米羟基磷灰石的定向沉积的 两个过程，并且这两个过程同时进行，相互作用。因此目前模板组装方法是获得高度仿生的 最佳策略。然而现有的研究几乎都局限于单一模板对无机晶体纳米羟基磷灰石成核的调节和 控制上，而我们天然骨的形成是一个多模板协同共组装的结果，因此受到自然界的启发，我 们首次提出了基于双模板协同共组装的来制备纳米仿生骨的研究新策略。是对现有单一模板 机制研究的一个重要突破和巨大补充。

细胞外基质(extracellular matrix)是由大分子构成的错综复杂的网络结构。细胞外 基质的主要成分包括蛋白质和多糖类。由于这些细胞外基质的大分子物质具有良好的生物相 容性和可降解性。利用这些细胞外基质的有机大分子模板的组装来调控和诱导无机晶体的定 向生长是目前研究生物矿化骨材料的首选方案，有机大分子通过自组装或协同共组装形成一 个规则地有导向成核位点的空间框架，这个框架模板的形状、尺寸以及排列方式都调控无机 晶体的成核和生长。一种分子模板只可能提供一种成核位点和一个活性中心，晶体在这样的 分子模板上生长导致方向单一，结构层次也较为简单，无法获得高度仿生的多层次优异结构 的材料。因此我们提出采用双模板协同共组装新策略来制备结构和性能更加完善的仿生骨材 料。通过选择结构相配，功能互补的两个分子模板来同时调控晶体的生长，使晶体多矢量生 长方向，结构层次复杂且有规律性。这种基于双模板协同共组装获得的仿生骨材料，不仅具 有良好的生物相容性，骨传导性和骨诱导性，还具有可控的降解特性和优异的机械性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出了一种纳米仿生骨材料及其制备方法，它克服现有的 单模板组装的仿生骨材料的不足，它不仅在成分上模拟了天然骨的组成，更在结构上对天然 骨进行了高度仿生，该材料具有良好的生物相容性、骨传导性和骨诱导性，可控降解性及优 异的机械性能。

本发明中提出的一种纳米仿生骨材料，其特征在于，它基于双分子模板协同共组装生成 ，该双分子模板主要包括蛋白质与蛋白质分子模板、蛋白质与多糖分子模板、多糖与多糖分 子模板、合成分子与合成分子模板及合成分子模板与天然分子模板。

优选的，所述蛋白质分子模板主要包括胶原蛋白、骨形态发生蛋白、纤连蛋白、层连蛋 白、骨唾液酸蛋白、丝素蛋白、血清蛋白中的任何一种。

优选的，多糖分子模板主要包括氨基聚糖、蛋白聚糖、硫酸软骨素、透明质酸、壳聚糖 中任何一种。

优选的，所述天然分子模板为所述的蛋白质和多糖分子以及对其进行改性、接枝和交联 中的任何一种。

优选的，所述合成分子模板为所述蛋白质分子模板和多糖分子模板的改性、接枝和交联 、合成的两性多肽分子、合成的两性自组装分子中的任何一种。

本发明中提出的上述纳米仿生骨材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、分别准备两种一定量的分子模板材料；

步骤2、分别将两种分子模板在特定的溶剂中溶解；当分子模板选用胶原蛋白、纤连蛋 白、层连蛋白、氨基聚糖、蛋白聚糖、壳聚糖时，用稀酸作为溶剂；当分子模板选用骨形态 发生蛋白、骨唾液酸蛋白、血清蛋白、硫酸软骨素、透明质酸、合成的两性多肽分子、合成 的自组装分子时，用去离子水作为溶剂；当分子模板选用丝素蛋白时，用钙醇三元溶液作为 溶剂；

步骤3、按照钙磷摩尔比为5∶3的要求，分别配制一定量的钙离子溶液和磷酸根离子溶液 ，其中，钙离子溶液的浓度为0.01-1mol/L水溶液，磷酸根离子溶液浓度为0.006-0.6mol/L ；

步骤4、将一种分子模板溶液与钙离子溶液来混合，同时将另一种分子模板溶液与磷酸 根离子溶液混合，中速搅拌混合均匀后，静置让其进行自组装至稳定状态，保证双模板协同 共组装；