一種絲素蛋白/磷酸八鈣復合骨支架材料及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料技術領域，尤其是涉及一種絲素蛋白/磷酸八鈣復合骨支架材料及制備方法。
【背景技術】
[0002]骨組織工程技術從細胞、支架和活性因子角度出發，依靠生物材料誘導骨組織再生和原位骨修復。但是，目前骨組織工程支架材料的修復效果較自體骨仍有差異。仿生角度出發，制備出模擬天然骨成分和結構的人工骨移植材料是骨修復材料的重要研究內容。磷酸鹽陶瓷材料可與骨形成較強的骨鍵合，并具有良好的生物相容性和生物活性，是臨床上骨組織的理想替代材料。羥基磷灰石是骨中含量最多的無機成分，但其在體內難吸收，只是被新生骨包圍而非替代，與三磷酸鈣等混合可改善其降解性能。磷酸八鈣也是骨中一種重要的磷酸鹽成分，近年來，其作為骨修復材料逐漸引起關注。磷酸八鈣在骨形成過程中能向羥基磷灰石轉變，并且在體內可降解。有研究報道指出，磷酸八鈣材料不但促進骨髓基質細胞的成骨分化，也能誘導周圍破骨細胞前體細胞分化為破骨細胞。而磷酸八鈣移植入體內后，成骨細胞和破骨細胞在材料表面的黏附和增殖，及成骨細胞合成骨基質和破骨樣細胞對磷酸八鈣的降解最終導致了材料降解與新骨形成。因此，磷酸八鈣作為骨支架材料，預期具有良好的骨修復效果。
[0003]但由于磷酸八鈣具有力學性能差、熱力學不穩定和不適用高溫加工處理等缺點，其在骨組織工程中的應用受到了限制。通過與明膠、膠原等混合制備為復合支架的策略，有效改善了磷酸八鈣的一些缺點。目前，已經報道的磷酸八鈣復合材料有明膠和膠原與磷酸八鈣的復合支架。但是，目前磷酸八鈣復合材料仍面臨一些問題。膠原作為骨修復材料得到廣泛認可，而磷酸八鈣無法與膠原均勻混合，但是磷酸八鈣晶體顆粒大小卻對骨修復效果有影響。因此制備均一的磷酸八鈣復合材料，十分必要。此外，磷酸八鈣本身較脆，且在水環境中極易潰散，力學性能差，而必要的力學性能是支架植入體內后須具備的基本條件，尤其對于骨修復材料來說，須具有一定是的力學性能。上述幾種磷酸八鈣復合材料對上述問題關注不足。
[0004]但現有技術中，還沒有絲素蛋白/磷酸八鈣復合物制備的多孔支架，本發明由此而來。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種絲素蛋白/磷酸八鈣復合骨支架材料及制備方法。該材料具有良好的生物相容性、可降解性和力學性能，而且制備過程簡單。
[0006]為達到上述目的，本發明的第一方面提供一種絲素蛋白/磷酸八鈣復合骨支架材料，其特征在于，其由絲素蛋白和磷酸八鈣組成，且絲素蛋白和磷酸八鈣質量比為10:1-10。
[0007]本發明一優選技術方案中，該復合骨支架材料為多孔支架，孔徑為30-300 μ m。
[0008]本發明一優選技術方案中，絲素蛋白和磷酸八鈣質量比為10:1-5 ;優選地，絲素蛋白和憐酸八f丐質量比為2:1。
[0009]本發明的第二方面提供一種絲素蛋白/磷酸八鈣復合骨支架材料的制備方法，包括以下步驟:
[0010](1)將絲素蛋白溶于硝酸鈣溶液中，控制絲素蛋白含量不同，制得濃度為低濃度的絲素蛋白溶液；
[0011 ] (2)配制磷酸二氫鈉溶液；
[0012](3)在加熱攪拌條件下，將步驟(1)制得的含絲素蛋白的硝酸鈣溶液緩慢加到步驟(2)配制的磷酸二氫鈉溶液中，最終得到白色沉淀物，將白色沉淀離心洗滌三次后，冷凍干燥后制得絲素蛋白/磷酸八鈣復合物；
[0013](4)將步驟(3)制得絲素蛋白/磷酸八鈣復合物用研缽研磨成粉，然后與高濃度絲素蛋白溶液混合均勻，注入模具中，經冷凍干燥后制得多孔支架；
[0014](5)將步驟(4)制得的多孔支架，在有機溶劑中進一步處理，水洗，再次冷凍干燥，最終制得絲素蛋白/磷酸八鈣復合多孔支架。
[0015]本發明一優選技術方案中，所述步驟⑴中的硝酸鈣濃度和所述步驟⑵中磷酸二氫鈉溶液濃度分別為40-80mM。
[0016]本發明一優選技術方案中，所述步驟(1)中的硝酸鈣濃度和所述步驟(2)中磷酸二氫鈉溶液濃度相等。
[0017]本發明一優選技術方案中，所述步驟(1)中，所述低濃度絲素蛋白溶液的質量濃度為 0.lwt % -4wt % ο
[0018]本發明一優選技術方案中，所述步驟(4)中，所述高濃度絲素蛋白溶液為質量濃度為 6wt % -12wt %。
[0019]本發明一優選技術方案中，所述步驟(3)中，在68°C -70°C條件下攪拌。
[0020]本發明一優選技術方案中，所述步驟(5)中有機溶劑選自乙醇、甲醇或京尼平。
[0021]本發明的優點在于:(1)本發明首次結合共沉淀技術及冷凍干燥技術，成功制備了絲素蛋白/磷酸八鈣復合多孔骨支架材料，此過程中，絲素蛋白的存在可調控磷酸八鈣晶體的生長，磷酸八鈣可均勻分散于支架中，使得該骨支架材料具有良好的生物相容性、可降解性、力學性能和成骨性能，可用于骨組織工程領域。
[0022](2)本發明的絲素蛋白/磷酸八鈣復合骨支架材料首次結合磷酸八鈣和利于骨修復的絲素蛋白，成骨性能好，制備為多孔支架，可用于骨缺損修復。本發明的骨支架材料具有良好的降解性能和力學性能，且引入絲素蛋白后可增強磷酸八鈣的成骨性能，其作為骨支架材料，將具有良好的前景。
[0023](3)本發明制備的絲素蛋白/磷酸八鈣復合支架。因此，在體外細胞實驗及體內移植實驗中，能夠維持形狀。此外，在水環境下，磷酸八鈣會向羥基磷灰石慢慢轉化，所以隨著體外培養及體內植入時間的增加，其強度還會增加。
【附圖說明】
[0024]圖1磷酸八鈣、絲素蛋白/磷酸八鈣復合物和絲素蛋白的紅外光譜圖。
[0025]圖2絲素蛋白/磷酸八鈣復合多孔骨支架的SEM照片。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖描述本發明【具體實施方式】。
[0027]實施例1:
[0028]1.將絲素蛋白溶于50mL硝酸鈣40mM溶液中，制得絲素蛋白濃度為0.lwt%的溶液。
[0029]2.配制濃度為40mM的磷酸二氫鈉溶液50mL。
[0030]3.在68°C和攪拌條件下，將步驟1)制得的含絲素蛋白的硝酸鈣溶液以緩慢加到步驟2)配制的磷酸二氫鈉溶液中，繼續攪拌1小時，最終得到白色沉淀物。將白色沉淀離心洗滌三次后，置于_80°C下1天，冷凍干燥2天后制得絲素蛋白/磷酸八鈣復合物，其紅外譜圖如圖1所示；
[0031]4.將步驟3)制得絲素蛋白/磷酸八鈣復合物用研缽研磨成粉，稱取20mg粉，然后與lmL濃度為6wt%的絲素蛋白溶液混合均勻，注入圓柱狀模具中，放置在-80°C下1天，經冷凍干燥2天后制得多孔支架，其中絲素蛋白/磷酸八鈣復合物粉與絲素蛋白的質量比約為 1:3。
[0032]5.將步驟4)制得的多孔支架，室溫下在京尼平中浸泡處理1小時，水洗，再次冷凍干燥，最終制得絲素蛋白/磷酸八鈣復合多孔支架，孔徑約為100-300 μπι。
[0033]實施例2:
[0034]