一种氟化钙胶原微纤维复合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氟化钙胶原微纤维复合物及其制备方法，所述复合物制备方法为：1)将胶原蛋白纤维粉体加入乙酸溶液中得到胶原蛋白溶液，将胶原蛋白溶液均匀涂覆在基片表面并用氨水扩散，得到胶原基片；2)将氟化钠、氯化钠和水混合搅拌均匀，得到溶液A；将氯化钙、聚丙烯酸溶液、4‑羟乙基哌嗪乙磺酸和水混合搅拌均匀，得到溶液B；将溶液A缓慢滴加到溶液B中，调节体系的pH值，得到氟化钙前驱体溶液；3)将处理好的胶原基片浸入氟化钙前驱体溶液中进行矿化得到氟化钙胶原微纤维复合物。本发明专利技术在常温常压条件下采用胶原微纤维内矿化制备氟化钙胶原微纤维复合物，实现了胶原微纤维的内部矿化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物矿化领域，特别涉及一种胶原微纤维内矿化制备氟化钙胶原微纤维复合物的方法。
技术介绍
生物矿化是指生物体内合成高度精细的有机-无机杂化结构的过程，例如骨骼、牙齿、贝壳等，其实质是生物体内矿物生长的过程。生物矿物则是指上述过程所产生的包含矿物质和有机基质，并且按照一定有序结构组装成的复合物质。尽管在矿化机理的研究方面存在很多待解决的问题，但是矿化模型却有着普适性：基体由一个疏水性占优势的交联结构构架组成，表面固定着亲水性的大分子，亲水性的大分子能够为外部溶液提供活性的形核表面。几种典型的生物矿物，例如骨骼、牙釉质、牙本质、贝壳等，其矿化过程均符合上述模型。骨骼中无机成分主要是羟基磷灰石，约占总质量的70％；有机成分中Ⅰ型胶原纤维占总蛋白含量90％，其余的为非胶原蛋白。其矿化一般认为由胶原蛋白组装成支架结构，非胶原蛋白诱导无定形磷酸钙的形成，并在胶原蛋白中生长。骨骼是自然界使用自上而下方法在纳米尺度自组装分子从而在宏观尺度获得高度有序的大分子结构的典型代表。合成具有类似天然骨化学成分的胶原—磷灰石复合物在过去二十年中已被广泛研究。这些研究的成功之处在于使磷灰石矿物沉积在胶原基质内，并且对理解仿生胶原矿化有很大贡献。但是，相关学者并没有在胶原微纤维层次获得纳米晶粒组装的复杂结构。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种胶原微纤维内矿化制备的氟化钙胶原微纤维复合物及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：提供一种氟化钙胶原微纤维复合物，其制备方法包括以下步骤：1)胶原蛋白的预处理：将胶原蛋白纤维粉体加入乙酸溶液中，充分搅拌得到胶原蛋白溶液，将所得胶原蛋白溶液低温保存24h，然后将配制好的胶原蛋白溶液均匀涂覆在基片表面，并将基片及氨水溶液分别放置于2个小玻璃皿中，再将2个小玻璃皿共同放置于大玻璃皿中并用保鲜膜封好，使胶原蛋白溶液在基片表面扩散和组装形成胶原微纤维，得到胶原基片；2)氟化钙前驱体溶液的合成：将氟化钠、氯化钠和水混合搅拌均匀，得到溶液A；将氯化钙、聚丙烯酸溶液、4-羟乙基哌嗪乙磺酸和水混合搅拌均匀，得到溶液B；将溶液A缓慢滴加到溶液B中，滴加结束后用氢氧化钠溶液调节体系的pH值至7.0-7.4，得到氟化钙前驱体溶液；3)胶原的矿化：常温下将步骤1)处理好的胶原基片浸入步骤2)所得氟化钙前驱体溶液中进行矿化，然后将基片取出漂洗、干燥得到氟化钙胶原微纤维复合物。按上述方案，步骤1)所述乙酸溶液浓度为0.1-0.2mol/L；所述胶原蛋白溶液浓度为2-3mg/mL；所述低温保存温度为4-6℃。按上述方案，步骤2)所述溶液A中氟化钠的浓度为10-20mM，溶液A中氯化钠的浓度为50-150mM，所述溶液B中氯化钙的浓度为5-10mM，溶液B中聚丙烯酸溶液由数均分子量为40000-50000的聚丙烯酸溶于水得到的浓度为25wt％的水溶液，溶液B中聚丙烯酸浓度为100-125μg/mL，溶液B中4-羟乙基哌嗪乙磺酸浓度为0.5-1mM。按上述方案，步骤2)所述溶液A中氟化钠和氯化钠摩尔比为1:10-1:15；所述溶液B中氯化钙、4-羟乙基哌嗪乙磺酸的摩尔比为5:1-5:2；溶液A和溶液B中氟化钠与氯化钙的摩尔比为2:1。按上述方案，步骤2)所述将溶液A缓慢滴加到溶液B过程中滴速控制在3-6s/滴，氢氧化钠溶液浓度为1M。按上述方案，步骤3)所述矿化时间为6-72h。本专利技术还提供上述氟化钙胶原微纤维复合物的制备方法，其包括以下步骤：1)胶原蛋白的预处理：将胶原蛋白纤维粉体加入乙酸溶液中，充分搅拌得到胶原蛋白溶液，将所得胶原蛋白溶液低温保存24h，然后将配制好的胶原蛋白溶液均匀涂覆在基片表面，并将基片及氨水溶液分别放置于2个小玻璃皿中，再将2个小玻璃皿共同放置于大玻璃皿中并用保鲜膜封好，使胶原蛋白溶液在基片表面扩散和组装形成胶原微纤维，得到胶原基片；2)氟化钙前驱体溶液的合成：将氟化钠、氯化钠和水混合搅拌均匀，得到溶液A；将氯化钙、聚丙烯酸溶液、4-羟乙基哌嗪乙磺酸和水混合搅拌均匀，得到溶液B；将溶液A缓慢滴加到溶液B中，滴加结束后用氢氧化钠溶液调节体系的pH值至6.4-8.4，得到氟化钙前驱体溶液；3)胶原的矿化：常温下将步骤1)处理好的胶原基片浸入步骤2)所得氟化钙前驱体溶液中进行矿化，然后将基片取出漂洗、干燥得到氟化钙胶原微纤维复合物。本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用胶原微纤维内矿化制备氟化钙胶原微纤维复合物，与现有技术相比，本专利技术方法在常温常压条件下利用生物有机天然模板进行合成，能耗低，污染少，合成的氟化钙无定形相前驱体通过静电作用与胶原纤维结合，通过毛细作用渗透进入胶原内部，再在胶原内部进行矿化生长，从而实现了胶原微纤维的内部矿化，而且还能促进内部矿物生长，实现了氟化钙纳米颗粒在胶原微纤维内部有序排列。附图说明图1为本专利技术对比例1所制备的氟化钙胶原微纤维复合物的SEM照片；图2为本专利技术对比例2所制备的氟化钙胶原微纤维复合物的SEM照片；图3为本专利技术对比例3所制备的氟化钙胶原微纤维复合物的SEM照片；图4为本专利技术对比例4所制备的氟化钙胶原微纤维复合物的SEM照片；图5为本专利技术对比例5所制备的氟化钙胶原微纤维复合物的SEM照片；图6为本专利技术实施例1所制备的氟化钙胶原微纤维复合物的SEM照片；图7为本专利技术实施例2所制备的氟化钙胶原微纤维复合物的SEM照片；图8为本专利技术实施例3所制备的氟化钙胶原微纤维复合物的SEM照片。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术实施例所用聚丙烯酸溶液由数均分子量为40000-50000的聚丙烯酸溶于水得到的浓度为25wt％的水溶液。对比例1制备氟化钙胶原微纤维复合物，步骤如下：1)胶原蛋白的预处理：将20mg胶原蛋白纤维粉体加入浓度为0.1M的乙酸溶液中，充分搅拌24h得到浓度为2mg/mL的胶原蛋白溶液，将所得胶原蛋白溶液于4℃低温保存24h，然后将20μL配制好的胶原蛋白溶液均匀涂覆在基片表面(玻璃片尺寸为18×18mm，厚度为0.13-0.17mm)并将基片及体积分数为25％的氨水溶液分别放置于2个小玻璃皿中，再将2个小玻璃皿共同放置于大玻璃皿中并用保鲜膜封好，静置12h，使胶原蛋白溶液在基片表面扩散和组装形成胶原微纤维，得到胶原基片；2)氟化钙前驱体溶液的合成：将氟化钠、氯化钠和水混合搅拌均匀，得到溶液A(溶液A中氟化钠和氯化钠的浓度分别为5mM和50mM，摩尔比为1:10，体积为25mL)；将氯化钙、聚丙烯酸溶液、4-羟乙基哌嗪乙磺酸和水混合搅拌均匀，得到溶液B(溶液B中氯化钙、聚丙烯酸、4-羟乙基哌嗪乙磺酸的浓度分别为2.5mM、100μg/mL、0.5mM，氯化钙和聚丙烯酸的摩尔比为5:2，体积为25mL)；将溶液A缓慢滴加到溶液B中(两种溶液体积比为1:1)，滴速为6s/滴，滴加结束后用氢氧化钠溶液(浓度为1M)调节体系的pH值至7.4，得到浓度为2.5mM、体积为50mL的氟化钙前驱体溶液；3)胶原的矿化：室温下将步骤1)处理好的胶原基片浸入步骤2)所得氟化钙前驱体溶液中矿化24h，然后将基片取出漂洗、干燥得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟化钙胶原微纤维复合物，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：1)胶原蛋白的预处理：将胶原蛋白纤维粉体加入乙酸溶液中，充分搅拌得到胶原蛋白溶液，将所得胶原蛋白溶液低温保存24h，然后将配制好的胶原蛋白溶液均匀涂覆在基片表面，并将基片及氨水溶液分别放置于2个小玻璃皿中，再将2个小玻璃皿共同放置于大玻璃皿中并用保鲜膜封好，使胶原蛋白溶液在基片表面扩散和组装形成胶原微纤维，得到胶原基片；2)氟化钙前驱体溶液的合成：将氟化钠、氯化钠和水混合搅拌均匀，得到溶液A；将氯化钙、聚丙烯酸溶液、4‑羟乙基哌嗪乙磺酸和水混合搅拌均匀，得到溶液B；将溶液A缓慢滴加到溶液B中，滴加结束后用氢氧化钠溶液调节体系的pH值至7.0‑7.4，得到氟化钙前驱体溶液；3)胶原的矿化：常温下将步骤1)处理好的胶原基片浸入步骤2)所得氟化钙前驱体溶液中进行矿化，然后将基片取出漂洗、干燥得到氟化钙胶原微纤维复合物。

【技术特征摘要】
1.一种氟化钙胶原微纤维复合物，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：1)胶原蛋白的预处理：将胶原蛋白纤维粉体加入乙酸溶液中，充分搅拌得到胶原蛋白溶液，将所得胶原蛋白溶液低温保存24h，然后将配制好的胶原蛋白溶液均匀涂覆在基片表面，并将基片及氨水溶液分别放置于2个小玻璃皿中，再将2个小玻璃皿共同放置于大玻璃皿中并用保鲜膜封好，使胶原蛋白溶液在基片表面扩散和组装形成胶原微纤维，得到胶原基片；2)氟化钙前驱体溶液的合成：将氟化钠、氯化钠和水混合搅拌均匀，得到溶液A；将氯化钙、聚丙烯酸溶液、4-羟乙基哌嗪乙磺酸和水混合搅拌均匀，得到溶液B；将溶液A缓慢滴加到溶液B中，滴加结束后用氢氧化钠溶液调节体系的pH值至7.0-7.4，得到氟化钙前驱体溶液；3)胶原的矿化：常温下将步骤1)处理好的胶原基片浸入步骤2)所得氟化钙前驱体溶液中进行矿化，然后将基片取出漂洗、干燥得到氟化钙胶原微纤维复合物。2.根据权利要求1所述的氟化钙胶原微纤维复合物，其特征在于：步骤1)所述乙酸溶液浓度为0.1-0.2mol/L；所述胶原蛋白溶液浓度为2-3mg/mL；所述低温保存温度为4-6℃。3.根据权利要求1所述的氟化钙胶原微纤维复合物，其特征在于：步骤2)所述溶液A中氟化钠的浓度为10-20mM，溶液A中氯化钠的浓度为50-150mM，所述溶液B中氯化钙的浓度为5-10mM，溶液B中聚丙烯酸溶液由数均分子量为40000-50000的聚丙烯酸溶于水得到的浓度为25wt％的水溶液，溶液B中聚丙烯酸浓度为100-125μg/mL，溶液B中4-...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅正义，方微渐，平航，谢浩，王为民，王皓，王玉成，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42