[發(fā)明專利]一種通過生物礦化提高絲蛋白膜力學(xué)性能的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410372692.2
• 申請(qǐng)日: 2014-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN104151592B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊明英;帥亞俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J7/12
• 分類號(hào): C08J7/12;C08L89/00;C08J5/18
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司33212
• 代理人: 唐銀益

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種絲蛋白膜的生物礦化方法，尤其是涉及一種顯著提高絲蛋白膜力學(xué)性能的生物礦化方法，屬于材料的加工方法。

背景技術(shù)

羥基磷灰石具有良好的生物相容性，是構(gòu)成人體骨骼和牙齒的主要無機(jī)成分。全世界每年因外傷、疾病、遺傳等各種因素造成的骨缺損患者多達(dá)數(shù)千萬人。模擬天然骨骼主要成分，通過礦物質(zhì)和材料相結(jié)合制備的生物支架，使得骨修復(fù)成為一種可能。將天然高分子材料通過礦化的方法，能夠制備出與天然骨成分在物化性質(zhì)上相近的支架材料，這也是是生物支架材料制備中常用的方法。

家蠶絲蛋白、野蠶絲蛋白(柞蠶絲和天蠶絲等)和蜘蛛絲等絲蛋白纖維是天然的高分子。絲蛋白纖維具有良好的生物相容性和機(jī)械強(qiáng)度，是一種可降解的生物高分子材料，其降解產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞或者機(jī)體無毒副作用，也很少產(chǎn)生免疫排斥或者炎癥反應(yīng)，利用絲蛋白的這些優(yōu)點(diǎn)，可將絲蛋白加工成多孔支架或者膜材料，然后進(jìn)行生物礦化，用于科學(xué)研究和臨床應(yīng)用。然而普通的礦化方法(物理或者化學(xué)礦化)使得絲蛋白膜的力學(xué)性能顯著降低，而且普遍存在礦化不完全，容易生成除羥基磷灰石以外的雜物，因此不能滿足科學(xué)研究與生產(chǎn)的需要。如公開日為2012年07月04日，公開號(hào)為CN102532573A的中國(guó)專利中，公開了一種絲膠蛋白/羥基磷灰石復(fù)合膜的快速成型方法，該方法是對(duì)絲膠蛋白/羥基磷灰石復(fù)合膜進(jìn)行快速成型，但容易生成羥基磷灰石的副產(chǎn)物。

綜上所述，目前還沒有一種工序簡(jiǎn)單，操作容易，礦化物純凈，又能提高絲蛋白膜力學(xué)性能的仿生礦化方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，利用仿生礦化方法，通過絲蛋白肽鏈中的某些功能基團(tuán)(如羧基)來誘導(dǎo)羥基磷灰石在絲蛋白膜表面的成核，快速地使羥基磷灰石沉積在絲蛋白膜表面。在該礦化體系中，羥基磷灰石提供強(qiáng)有力的剛性，而絲蛋白膜提供較大的延展性，使得羥基磷灰石與絲蛋白膜兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，發(fā)明出一種顯著提高絲蛋白膜力學(xué)性能的新型礦化方法。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是如下：

一種通過生物礦化提高絲蛋白膜力學(xué)性能的方法，具體包括如下步驟：

(1)將絲蛋白水溶液或者絲蛋白粉溶解在六氟丙酮、六氟異丙醇、甲酸等有機(jī)溶劑中，得到絲蛋白溶液，再將絲蛋白水溶液或者絲蛋白溶液滴加到塑料板上，干燥后得到絲蛋白膜；

(2)將步驟(1)中的絲蛋白膜進(jìn)行后處理，得到不溶性的絲蛋白膜；

(3)將步驟(2)中的絲蛋白膜浸漬于pH值為6.0-8.0的CaCl₂水溶液中浸泡半小時(shí)，得到預(yù)礦化的柞蠶絲蛋白膜；

(4)將一定量納米羥基磷灰石粉末加入到40mL去離子水中，再加入0.64mL濃度為0.1摩爾每升的HCl，超聲10分鐘，使其形成均一的乳白色懸濁液，為羥基磷灰石工作液；

(5)將步驟(4)中的羥基磷灰石工作液，加入3gNaCl和200mL去離子水，持續(xù)攪拌均勻，得到羥基磷灰石礦化液，將步驟(3)中的預(yù)礦化的絲蛋白膜放入羥基磷灰石礦化液中攪拌并緩慢將pH調(diào)至7.4；

(6)持續(xù)攪拌0.1-48h，溫度控制在4-100度，使得絲蛋白膜表面逐漸沉積羥基磷灰石晶體，得到礦化的絲蛋白膜；

(7)力學(xué)性能測(cè)試表明礦化的絲蛋白膜力學(xué)性能顯著提高，紅外光譜和X-射線衍射結(jié)果表明得到的礦化沉積物為單一的羥基磷灰石晶體。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明人MSC細(xì)胞和MG-63細(xì)胞能夠在礦化的絲蛋白膜上粘附與增殖，具有良好的生物相容性。

作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(1)中絲蛋白種類是家蠶絲素、絲膠蛋白、絲腺蛋白、野蠶絲素、絲膠蛋白、蜘蛛絲蛋白、重組絲蛋白、柞蠶絲蛋白中的任意一種。

作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(1)中，溶解絲蛋白的有機(jī)溶劑是六氟丙酮、六氟異丙醇、乙酸、甲酸中的任意一種。

作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(2)中的后處理方法，是將絲蛋白膜浸泡在含甲醇、乙醇、甲醚、乙醚、丙酮和甲基丙二醇中的一種或幾種中溶液中處理0.1-48h。

作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(4)中，使用到的羥基磷灰石粉末為自制或者商業(yè)購(gòu)買。

作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(4)中，對(duì)羥基磷灰石工作液配置，加入的羥基磷灰石粉末與去離子水質(zhì)量比為1：10-1：1000

作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(5)中，絲蛋白膜與礦化液質(zhì)量比為1：10-1：200。