[發明專利]一種納米相羥基磷灰石/絲素蛋白復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 200810052328.2
• 申請日: 2008-02-26
• 公開（公告）號: CN101235204A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 姚金波;王剛;趙海洋
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C08L89/00
• 分類號: C08L89/00;C08K3/32;C08J3/21;A61L27/46;A61L27/12
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 廖曉榮

技術領域

本發明涉及復合材料制備技術，具體為一種納米相羥基磷灰石/絲素蛋白復合材料的制備方法，制得的復合材料可應用于骨缺損的修復與替代，國際專利分類號擬為Int.Cl.A61L?27/12(2006.01)。

背景技術

羥基磷灰石(簡稱HA，化學式為Ca₁₀(OH)₂(PO₄)₆)是一種典型的生物材料，具有優良的生物相容性和生物活性。它能與血液接觸不產生凝血，在軟組織和骨骼中僅有輕微的組織反應。羥基磷灰石的組成中含有能通過人體正常的新陳代謝途徑進行置換的鈣、磷等元素；還含有能與人體組織發生鍵合的羥基等基團，通過鍵的結合達到完全的親和，從而使其部分或全部被人體組織吸收和取代，是一種極有價值的骨替代材料。

制備羥基磷灰石的方法主要有干法合成和濕法合成兩種。其中濕法合成包括水熱合成法、化學沉淀法、微乳液法和溶膠—凝膠法。但是臨床醫學研究表明：運用單一的羥基磷灰石制成的人工骨易碎、強度低、韌性差，限制了它的臨床應用和效能發揮。為此，研究者采用其它材料與羥基磷灰石進行復合使用，試圖來改善或提高由單一羥基磷灰石制成的骨成型件的機械性能。目前，與羥基磷灰石可進行復合的材料大致分為三類：①天然生物材料，如膠原、成骨細胞、絲素蛋白和纖維蛋白黏合劑等；②非天然生物可降解材料，如聚乳酸、殼聚糖等；③其它材料，如聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯、聚乙烯醇等。研究證實，將羥基磷灰石與上述物質復合后，所形成的骨成型件在力學性能甚至是生物性能上有很大提高。

但是，目前常用的復合工藝基本上只是羥基磷灰石顆粒與復合高分子物的機械物理混合，其混合尺度和均勻性難以保證，復合材料內部兩相間缺乏化學鍵的結合，界面結合力不夠牢固，難以形成有序的微觀結構，無機微粒在高分子物相中的分散程度仍不太理想，材料的降解速率還不能很好地控制。因此，對于復合材料性能的優化、制備工藝的優化、提高復合材料的生物相容性、加工性和機械性能等，還需要進一步研究。

另一方面，醫學研究表明，作為骨成型件的羥基磷灰石復合材料必須滿足三個基本要求：生物相容性、生物活性和良好的機械性能。由于絲素蛋白質(以下簡稱SF)所含氨基酸的種類和空間結構的特點，使得絲素蛋白與人體組織具有良好的生物相容性能，可作為免拆類人體體內手術縫合線使用。而且絲素蛋白屬于高分子物，具有一定的機械強度和黏附性，從理論上完全滿足與納米相羥基磷灰石之間的復合，用于開發性能優越的骨替代材料。這種關于羥基磷灰石與絲素蛋白的復合已有研究。例如，有人研究了在兩者的復合方法上采用“兩步法”復合工藝(參見盧神州、李明忠等，絲綢，2006.2：7-19)。該“兩步法”工藝過程為：第一步是絲素蛋白溶液的制備。該溶液的制備方法是，將脫膠絲素纖維用摩爾比為1∶2∶8的CaCl₂-C₂H₅OH-H₂O組成的三元溶劑體系，于(70±2)℃攪拌溶解，過濾后得到混合溶液，混合溶液經透析提純濃縮后，得到純絲素蛋白溶液；第二步是羥基磷灰石與絲素蛋白復合材料的制備。該復合材料制備的具體方法是：①將分析純碳酸鈣于1050℃煅燒3h制成氧化鈣，稱取一定量溶于去離子水中，攪拌形成不同濃度的懸浮液；②三口瓶中加入1L水，放入超聲波振蕩器中，加熱到一定溫度，按計量加入已制得的純絲素蛋白溶液(HA∶SF＝4∶1)，再分次加入上述①所獲得的懸浮液；③按比例滴加磷酸溶液，控制pH值為8～9，滴加完成后繼續攪拌3h，室溫封口陳化48h；④用去離子水洗滌、抽濾3次；⑤用無水乙醇洗滌、抽濾3次，干燥后，即可得到二者的復合顆粒。研究結果表明，由此法制得的羥基磷灰石/絲素蛋白復合納米粒子與人骨中磷灰石微晶具有相似性，基體材料還具有可降解性和優異的骨誘導性能，在骨修復或骨固定材料方面有著潛在的用途。

雖然上述研究結果說明了羥基磷灰石與絲素蛋白進行復合后，其納米粒子具有優良的生物性能，但是其復合工藝仍然屬于兩者簡單的物理共混。對混合的是否均勻，是否在納米尺寸上完成的復合，羥基磷灰石與絲素蛋白能否形成鍵的結合上，依然存在問題。另外，該制備方法在對絲素蛋白溶液進行的過濾—透析—濃縮的過程中，既耗水，又耗時，還會帶來大量鹽的排放，這與節能、減排和綠色加工發展方向并不相符。

發明內容