[发明专利]一种羟基磷灰石纳米花生/明胶自组装纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案属于生物医学材料领域，涉及一种羟基磷灰石纳米花生/明胶自组装纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

明胶(Gelatin)是由动物皮肤、骨、肌膜、肌腱等结缔组织中的胶原部分降解而成为白色或淡黄色、半透明、微带光泽的薄片或粉粒；是一种无色无味，无挥发性、透明坚硬的非晶体物质，可溶于热水，不溶于冷水，但可以缓慢吸水膨胀软化，明胶可吸收相当于重量5-10倍的水。明胶是非常重要的天然生物高分子材料之一，已被广泛应用于食品、医药及化工产业。明胶由于其优异的生物降解特性和细胞相容性可以用于伤口包敷、药物载体等领域。明胶与羟基磷灰石等无机材料形成的纳米复合材料更是在骨替代、骨修复等领域具有重要地位。

发明人前期公开了羟基磷灰石多孔纳米棒及其制备方法(专利201310719770.7)，该方法采用以乙醇等小分子为辅助剂，通过回流-混合溶剂热法制备了表面带有纳米凹坑的多级结构羟基磷灰石纳米棒，我们将其命名为羟基磷灰石纳米花生(Xiujie Ji,et al.A Novel Ethanol Induced and Stabilized Hierarchical Nanorods:Hydroxyapatite Nanopeanut,J.Am.Ceram.Soc.,2015,98[6]1702-1705)。并且开发了与之相应的绿色、高效、低成本的合成方法。乙醇在发挥对该多级结构纳米棒的诱导与稳定作用之后，可以在较低的温度下将其除去，从而得到纯净的羟基磷灰石纳米花生。该方法相较于传统的表面活性剂模板法，既避免了残留表面活性剂的生物相容性问题，又避免了高温煅烧去除表面活性剂过程中的高耗能、环境污染、纳米颗粒融合、结构破坏等一系列问题。

采用上述羟基磷灰石纳米花生与明胶进行复合，明胶分子通过非共价键作用于乙醇等小分子脱除后留下的纳米凹坑中，从而使明胶分子牢固的锚固在羟基磷灰石纳米棒上，羟基磷灰石纳米花生表面特有的凹坑状纳米结构成为与明胶分子作用的一个理想的结合位点，有利于羟基磷灰石纳米花生与明胶分子之间形成更牢固的非共价键作用，进而得到羟基磷灰石纳米花生/明胶自组装纳米复合材料。以克服现有的通过羟基磷灰石粉体与明胶进行纳米复合过程中，由于羟基磷灰石缺少与明胶相互作用的活性位点，使得羟基磷灰石与明胶间的相互作用较弱，难以形成稳定的自组装纳米结构的缺点，以及表面活性剂残留导致的生物相容性问题，及其煅烧去除残留表面活性剂带来的能耗、成本、环境等问题，而且克服了高温下容易导致原有纳微结构破坏、表面活性降低等问题。

发明内容

本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种羟基磷灰石纳米花生/明胶自组装纳米复合材料及其制备方法。本发明所用的羟基磷灰石纳米花生为结晶性良好，无其他杂相，不含表面活性剂的多级结构纳米棒，纳米棒表面具有丰富的3～12nm的凹坑，且未经煅烧处理，具有良好的表面活性。本发明不使用表面活性剂，通过多级结构羟基磷灰石纳米棒特有的微观结构与明胶复合，制备自组装纳米复合材料。本发明克服了现有的通过羟基磷灰石粉体与明胶进行纳米复合过程中，由于羟基磷灰石缺少与明胶相互作用的活性位点，使得羟基磷灰石与明胶间的相互作用较弱，难以形成自组装纳米结构，及羟基磷灰石粉体中表面活性剂残留导致生物相容性问题，煅烧去除残留表面活性剂导致的耗能、成本的增加、纳微结构破坏、表面活性降低等问题。

本发明的技术方案是：

一种羟基磷灰石纳米花生/明胶自组装纳米复合材料，该复合材料的组成包括羟基磷灰石纳米花生和明胶，其中，质量比为羟基磷灰石纳米花生:明胶＝0.1～10:1；

所述的羟基磷灰石纳米花生为长度为50～210纳米，宽度为22～52纳米的纳米棒状，且表面分布有3～12纳米的凹坑；明胶分子通过其极性基团锚固在羟基磷灰石纳米棒上的纳米凹坑。

所述的羟基磷灰石纳米花生/明胶自组装纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将羟基磷灰石纳米花生粉体，超生分散在水中，制成0.1～0.01克/毫升羟基磷灰石分散液，待用；

(2)将明胶粉末加入到上步得到的羟基磷灰石分散液中，在室温下溶胀0.5～2小时，加热至65～80℃，搅拌至明胶完全溶解，再继续搅拌均化1～2小时，制成羟基磷灰石/明胶混合液，待用；其中，每毫升羟基磷灰石分散液加0.01～0.1克明胶粉末；

(3)将步骤(2)中的混合液倒入模具，65～80℃真空浓缩至原重的10％～70％，冷却至35～37℃保温2～8小时，放入冻干机中冻干，得到羟基磷灰石纳米花生/明胶自组装纳米复合材料；