[发明专利]一种丝素/羟基磷灰石多孔支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，特别是涉及丝素蛋白在人体骨组织替代品方面的开发利用，具体是一种丝素/羟基磷灰石多孔支架的制备方法。

背景技术

丝素(SF，fibroin)主要是由家蚕后部丝腺分泌的动物性蛋白，由十八种氨基酸构成。整个结构分为结晶区和非结晶区。丝素具有良好的生物相容性、缓慢的生物降解性、力学性质，实际制备中单一的丝素蛋白不具有免疫反应和炎症反应。可用于生物材料的开发利用。

羟基磷灰石(HA，hydroxyapatite，[Ca₁₀(PO₄)(OH)₂])属于磷酸钙类，是生物体牙、骨、皮肤小骨和幼年软体动物骨中无机物的主要组成成份。骨骼中的羟基磷灰石不但作为骨骼的重要受力组成，同时它不断地经历溶解、生长，为生物体维持平衡的钙环境。人工合成的HA与人体骨骼中的HA组成相同、结构相似，表现出良好的生物相容性、新骨诱导性和骨传导性。但单一的羟基磷灰石脆性大、韧性差，溶蚀明显。不利于直接用作骨组织的修复材料。

当前国内外制备丝素/羟基磷灰石支架的方法多采用冻融-冷冻干燥制备的方法，制备时间周期较长，产品可塑性较差，支架的力学性能较差。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提供一种制备机械性能较强的丝素/羟基磷灰石多孔支架的方法，可制备得到弹性模量接近于人体松质骨的支架材料，该方法包括以下步骤：

(1)丝素蛋白粉的制备：用常规方法将蚕茧脱胶干燥得到丝素纤维，将丝素纤维按浴比1∶5溶解于质量比浓度为50％的CaCl₂溶液，98℃，5min，收集溶液，透析浓缩，冷冻干燥得到丝素冻干粉；

(2)羟基磷灰石的制备：将Ca(NO₃)₂·4H₂O溶液按Ca/P比为1.67，缓慢滴加到(NH₄)₂HPO₄溶液中，反应温度60℃，滴加过程中磁力搅拌子100rpm/min搅拌，并用氨水保持pH值为10～11；滴加完后将反应得到的悬浊液继续300rpm/min搅拌3h，加热悬浊液至沸腾，除去氨气后，室温条件静置48h；倾去上清液收集下部沉淀浆料，用蒸馏水反复冲洗至PH＝7，然后再加入无水乙醇处理，将浆料冷冻干燥得到羟基磷灰石粉末；

(3)将丝素粉末添加于磷酸缓冲液，静置使丝素粉末完全溶于磷酸缓冲液，并用超声波分离器振荡3min使丝素蛋白充分混匀；然后加入NaHCO₃粉末，用玻棒搅拌均匀；再均匀加入羟基磷灰石，当羟基磷灰石完全浸没后，放入超声振荡仪处理5min，伴随玻棒快速搅拌使羟基磷灰石和丝素粉末充分混匀；最后，依次添加体积比终浓度为1％的戊二醛为交联剂，体积比终浓度为0.5％的甲醇为促β化剂，搅拌均匀后注入模具静置3h成型，反应温度37℃，湿度100％；

(4)将成型后的支架取出，经过超声波反复冲洗，除去杂质后置于-20℃，2～3h，冷冻干燥8h，得到不同比例的丝素/羟基磷灰石多孔支架。

步骤(1)透析时间为3d，浓缩浓度为8％。

步骤(3)中，丝素与羟基磷灰石的质量比为9∶1～1∶9，丝素、羟基磷灰石共混物与磷酸缓冲液的质量体积比为0.25～1.25g∶1ml，NaHCO₃粉末的量为丝素、羟基磷灰石共混物质量的40％；模具为直径1mm，高度2mm的圆柱管状体。

本发明具有以下优点：

1、丝素与羟基磷灰石复合后，丝素作为粘合剂，可将羟基磷灰石颗粒束缚，羟基磷灰石能提高丝素的力学性能，两者之间达到优势互补。通过调节丝素与羟基磷灰石的比例可得到不同力学性能的支架材料，最大力学性能接近于人体松质骨的力学性能50MPa，溶剂采用磷酸缓冲液可在一定条件缩短支架凝固时间。

2、本发明制备工艺简单，反应条件温和，温度为37℃，湿度为100％，接近于人体生理环境。使用可通过注射方式根据损伤实际形状任意塑性。添加的制孔剂能在较低温度下经过分解产生气体达到制孔目的，整个过程无有毒物质生成。由于所用试剂少，制备成本低，支架孔隙率高，孔径大小能满足新骨细胞的生长繁殖，有利于新骨组织形成。

附图说明

图1为不同比例丝素/羟基磷灰石多孔支架的弹性模量。

图2为不同比例丝素/羟基磷灰石多孔支架的压缩强度。

具体实施方式

以下将通过实例来具体描述本发明的技术方案

实施例1：纤维状丝素的制备