[發(fā)明專利]一種采用硅烷偶聯劑改善的角蛋白羥基磷灰石復合膜、制備方法及其應用

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• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107737378A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設計）人: 于偉東;涂凰;劉洪玲
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: A61L27/60
• 分類號: A61L27/60;A61L27/50;A61L27/12;A61L27/22;A61L15/32;A61L15/18;A61L15/42
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,王文穎

技術領域

本發(fā)明涉及一種采用硅烷偶聯劑改善的角蛋白/羥基磷灰石復合膜、制備方法及其應用，特別涉及一種首先利用硅烷偶聯劑對羥基磷灰石顆粒進行表面修飾，再將羥基磷灰石與角蛋白的混合溶液經澆鑄法而獲得結構均勻的復合膜、制備方法及其應用，屬于生物材料技術領域。

背景技術

羥基磷灰石是骨骼和牙齒的主要無機成分，其脆性可通過與天然蛋白質的結合來進行改善，因此，以天然角蛋白和羥基磷灰石為原料制備具有生物活性的人工骨材料已被廣泛報道。如專利CN102908664A、CN103394131A、CN104941005A 等將角蛋白和羥基磷灰石主要通過靜電紡絲法和冷凍干燥獲得多孔或兼具致密與多層結構的復合材料。CN103394131A以聚乳酸-羥基乙酸共聚物和羥基磷灰石為原料采用溶液澆鑄法得到了雙層結構的致密層。

羥基磷灰石和角蛋白分別屬于無機磷酸鈣與纖維蛋白大分子，它們的密度與性質均不同，因此，羥基磷灰石在角蛋白溶液中難以分散均勻，而且兩者的混合懸浮液在靜置成型過程中未發(fā)生同步沉降，成型后的復合膜呈現兩相結構。為改善復合材料中羥基磷灰石的分散性以及有機相與無機相之間的界面結合程度，有研究利用具雙親基團的偶聯劑在有機分子與無機物表面建立聯結。偶聯劑具有兩類不同性質的功能團，既能和有機分子反應，又能通過親水端和羥基磷灰石的表面發(fā)生化學作用，形成穩(wěn)定的化學鍵。

以下文獻對硅烷偶聯劑改性過的羥基磷灰石進行報道：如文獻“硅烷偶聯劑 KH-570表面修飾羥基磷灰石的結構與吸附性能研究”一文對表面修飾后的羥基磷灰石進行表征與分析，驗證經硅烷偶聯劑KH-570進行表面修飾后，羥基磷灰石粒子的團聚程度降低，水溶液中的分散穩(wěn)定性提高，但并未對羥基磷灰石與有機物質復合并成型后的狀態(tài)進行說明；文獻“硅烷偶聯劑對納米羥基磷灰石表面改性的研究”一文利用硅烷偶聯劑KH-560對羥基磷灰石進行修飾后與聚碳酸酯進行復合，結果證明羥基磷灰石微粒在聚碳酸酯中分散均勻，兩者結合緊密，且復合材料的力學強度與未經修飾過相比具有明顯提高；文獻“聚DL-丙交酯/羥基磷灰石復合材料-II：硅烷偶聯劑處理羥基”一文中也證明經硅烷偶聯劑KH-570 處理后的羥基磷灰石微粉與聚DL-丙交酯制備的復合材料力學強度與處理前相比明顯提高，并指出加強復合材料的界面相互作用與提高填充質在基質中的分散度是提高復合材料強度的有效途徑；文獻“Biocompatibility screening of silane-treated hydroxyapatite powders，for use as filler in resorbable composites”一文驗證了經不同硅烷偶聯劑表面改性過的羥基磷灰石與聚合物復合后仍然具有良好的生物相容性，認為硅烷偶聯劑的處理不會影響復合材料的生物性能，對周圍的組織無毒副作用。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的問題是：提供一種以硅烷偶聯劑改善的角蛋白/羥基磷灰石復合膜，以增加羥基磷灰石在溶液中的分散度，實現角蛋白與無機質羥基磷灰石界面中的均勻分布，提高復合膜的力學強度。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術方案：一種利用硅烷偶聯劑改善的角蛋白/羥基磷灰石復合膜的制備方法，其特征在于，利用硅烷偶聯劑對羥基磷灰石進行表面修飾，然后采取溶液澆鑄法將角蛋白和處理過的羥基磷灰石的混合溶液平鋪于防粘紙或聚四氟乙烯板上，硅烷偶聯劑在羥基磷灰石和角蛋白分子間建立聯結，羥基磷灰石和角蛋白同時沉降、凝固，形成均勻結構的復合膜。

優(yōu)選地，所述制備方法包括以下具體步驟：

步驟1)：羥基磷灰石的表面修飾：配置體積比為5～10∶1的乙醇與水的混合溶液，緩慢滴入酸性溶液將pH值調節(jié)至3.0～6.0，然后加入硅烷偶聯劑，置于恒溫條件下水解，接著加入羥基磷灰石顆粒攪拌均勻，以100～200W的功率進行超聲分散1～5分鐘；將硅烷偶聯劑與羥基磷灰石的混合溶液置于熱水浴中進行攪拌偶聯，并利用旋轉蒸發(fā)儀蒸干溶劑，將硅烷偶聯劑修飾的羥基磷灰石分別用乙醇和去離子水清洗3～5次，在50～100℃的烘箱中干燥后冷卻并保存；

步驟2)：角蛋白溶液與羥基磷灰石漿液的制備：將天然角蛋白纖維經萃取、溶解、離心、透析、濃縮和稀釋以后制備濃度為30～60mg/mL的角蛋白水溶液；稱取步驟1)中得到的表面修飾過的羥基磷灰石粉末，加去離子水后以100～200W 的功率進行超聲分散5～10分鐘，配置成濃度為10～50g/L的羥基磷灰石漿液；