一种骨仿生复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种骨仿生复合材料的制备方法，属于生物材料技术领域。本发明专利技术采用蚕丝为原料提取丝素蛋白，并以其诱导羟基磷灰石晶体在天然羟基磷灰石粉末制备的支架材料表面成核和定向生长，构建模拟自然骨层状薄膜，有利于促进骨髓间充质干细胞的黏附和铺展，再通过盐酸多巴胺粘附骨生长因子，再与模拟自然骨层状薄膜结合成三维多层正交结构的复合材料，显著促进细胞的粘附、增殖，还能够诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞的分化，制成的骨仿生复合材料机械强度高，弹性模量与人体骨骼匹配度高，细胞活性高，与人体的生物相容性好，同时具有很好的骨诱导活性，可以较快的完成骨组织的修复和功能重建，且生物降解性较好，值得推广使用。

A preparation method of bone biomimetic composite

The invention relates to a preparation method of a bone biomimetic composite material, which belongs to the field of biological material technology. The method of extracting silk fibroin as raw material with silk, and its induction of hydroxyapatite crystals in natural hydroxyapatite powder prepared by scaffold surface nucleation and directional growth, construction simulation of natural bone layered films, is conducive to the promotion of bone marrow mesenchymal stem cell adhesion and spreading through the adhesion of dopamine hydrochloride bone growth factor, and with the simulation of natural bone layered films combined into a composite three-dimensional orthogonal structure and significantly promote cell adhesion and proliferation, but also can induce bone marrow mesenchymal stem cells to differentiate into bone cells, the mechanical strength of bone biomimetic composite materials made of high elastic modulus and the bones of the human body, high cell activity and high compatibility good and human creatures, and with good osteoinductive activity, can quickly complete the repair and functional reconstruction of bone tissue, and biological The biodegradability is good, and it is worth popularizing.

【技术实现步骤摘要】
一种骨仿生复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种骨仿生复合材料的制备方法，属于生物材料

技术介绍
结构仿生生物材料又被称为仿生生物医学材料，是以天然或人造材料为骨架，以医疗为目的，用来与生物细胞组织接触以形成具有相同或相似生物功能的材料。仿生生物医学材料是一类用于直接补充诊断、治疗、修复、或替换活人体组织、器官、增进其功能的新型高科技材料。材料的发展趋势是复合化、智能化、能动化、环境化。而结构仿生材料同时具有这几方面的特征。结构仿生材料学的发展和成果将影响到社会的各个角落，不仅为人体器官的置换和生物体系统的人为改良带来变革，而且将使材料的制备及应用产生革命性的推动作用。目前，生物医学材料种类繁多，按来源划分可分为天然生物材料和人工生物材料两大类。天然生物材料一般来源于生物体自身器官移植和异体器官移植，包括结构蛋白、生物软组织、生物复合纤维及生物矿化物等。结构仿生生物材料，又被称为人工仿生生物材料。其种类繁多，具有可选择范围广泛、重复性好、可以实现大规模的生产和应用等优点。结构仿生生物材料包括一些人造器官、人体植入材料、人造骨骼、组织工程材料等。生物体中肌肉、骨骼、牙齿等组织都有纳米尺度的材料存在，从而使纳米结构仿生生物材料在骨修复材料中占有重要地位。现有的骨组织工程细胞外基质材料各有优缺点。天然衍生材料作为骨组织工程的支架材料，其优点是良好的生物相容性好，能够形成与人骨类似的多孔结构，且其降解产物易于被吸收而不产生炎症反应。但其缺点是难以加工成型、力学性能差、加工过程复杂且劳动量大、加工以后高分子基质中残留粒子难以去除、降解率与成骨速率不协调和不同时期不同批次的产品质量不统一等。严重影响了其理论研究和在临床上的应用。目前，结构仿生人体骨骼材料主要有生物陶瓷材料、金属涂层材料等。其中生物陶瓷材料具有良好的生物相容性和生物活性、理化性质稳定、对人体无毒副作用等优点，但陶瓷粉体所具有的颗粒较小、易堆积、烧结后易板结等缺点至今难以解决。而金属涂层材料具有硬度大、耐磨损、外观漂亮等优点，但金属材料在酸碱环境下易腐蚀、使用寿命短以及金属离子进入人体对人体造成毒副作用等的缺点。复合结构仿生生物材料是由两种或两种以上的材料复合而成，综合了几种材料结构和性能上的优势，克服单一材料存在的结构和性能上的缺陷，且能够通过调控组成和实验条件来控制复合材料各个方面的性能，进一步满足人们对材料性能的不同需求，但现有的复合结构仿生生物材料也存在着机械强度过高、弹性模量与人体骨骼匹配度不高，细胞相容性和细胞活性差等缺点，还需继续开发研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有的复合结构仿生生物材料也存在着机械强度过高、弹性模量与人体骨骼匹配度不高，细胞相容性和细胞活性差等缺点的问题，提供了一种骨仿生复合材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种骨仿生复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将蚕丝水洗干净后用碳酸钠溶液蒸煮3～5次，得脱胶蚕丝；（2）将脱胶蚕丝加入氯化钙溶液中，再加入乙醇混合均匀后装入透析袋中透析6～8天，每4～8h更换去离子水，透析结束后过滤并冷冻干燥，得丝素蛋白；（3）将新鲜牛骨干燥粉碎后在600～700℃下煅烧1～2h，得煅烧产物；（4）取煅烧产物、酪蛋白磷酸肽、羧甲基纤维素装入球磨机中球磨30～40min，过200目筛，得复合天然羟基磷灰石粉末；（5）将复合天然羟基磷灰石粉末与去离子水混合后装入模具中，并以3～5MPa压力压制成型，干燥得支架材料；（6）取磷酸三钠、氯化钙、丝素蛋白、去离子水配置成矿化液，并浸泡支架材料10～20h，得再矿化支架材料；（7）取盐酸多巴胺、骨生长因子，加入三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液中混合均匀，并浸泡再矿化支架材料，再在36～37℃下培养生长7～10天，将支架材料取出晾干后灭菌，得骨仿生复合材料。步骤（1）所述碳酸钠溶液的质量分数为0.1～0.5%，用量为蚕丝质量的10～100倍。步骤（2）所述氯化钙溶液的质量分数为10%，用量为脱胶蚕丝的5～20倍，所述乙醇用量为脱胶蚕丝的1～4倍。步骤（4）所述煅烧产物、酪蛋白磷酸肽、羧甲基纤维素的重量份为200～300份煅烧产物，100～200份酪蛋白磷酸肽，5～10份羧甲基纤维素。步骤（5）所述复合天然羟基磷灰石粉末与去离子水的质量比为4：1。步骤（6）所述矿化液各组分重量份为10～15份磷酸三钠，10～15份氯化钙，3～5份丝素蛋白，300～500份去离子水。步骤（7）所述盐酸多巴胺、骨生长因子、三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液的重量份为3～5份盐酸多巴胺，1～2份骨生长因子，300～500份pH为7.5～8.5三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：本专利技术采用蚕丝为原料提取丝素蛋白，并以其诱导羟基磷灰石晶体在天然羟基磷灰石粉末制备的支架材料表面成核和定向生长，构建模拟自然骨层状薄膜，有利于促进骨髓间充质干细胞的黏附和铺展，再通过盐酸多巴胺粘附骨生长因子，再与模拟自然骨层状薄膜结合成三维多层正交结构的复合材料，显著促进细胞的粘附、增殖，还能够诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞的分化，制成的骨仿生复合材料机械强度高，弹性模量与人体骨骼匹配度高，细胞活性高，与人体的生物相容性好，同时具有很好的骨诱导活性，可以较快的完成骨组织的修复和功能重建，且生物降解性较好，值得推广使用。具体实施方式用去离子水洗涤蚕丝2～3次并装入烘箱中，在55～60℃下干燥1～2h，取20～30g蚕丝，加入2～3L质量分数为0.5%碳酸钠溶液中，并加热至95～100℃蒸煮30～40min，过滤得滤渣并用去离子水洗涤滤渣2～3次，再重复蒸煮3～5次后置于干燥箱中，在70～80℃下干燥2～3h，得脱胶蚕丝，取5～10g脱胶蚕丝，加入50～100g质量分数为10%氯化钙溶液中，以300～400r/min搅拌20～30min，再加入10～20g乙醇，继续搅拌20～30min后装入透析袋中透析6～8天，每4～8h更换去离子水，透析结束后过滤得滤液，将滤液置于冷冻干燥箱中冷冻干燥10～20h，得丝素蛋白，取1～2kg新鲜牛骨，置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将干燥后的牛骨装入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的牛骨粉置于马弗炉中，在600～700℃下煅烧1～2h，冷却至室温后，得煅烧产物，取200～300g煅烧产物，100～200g酪蛋白磷酸肽，5～10g羧甲基纤维素转入球磨机中，以200～300r/min球磨30～40min，过200目筛，得复合天然羟基磷灰石粉末，取80～100g复合天然羟基磷灰石粉末与20～25mL去离子水混合后装入模具中，并以3～5MPa压力压制成型，再将模具置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，冷却至室温后脱模，得支架材料，取10～15g磷酸三钠，10～15g氯化钙，3～5g丝素蛋白，加入300～500mL去离子水中，以300～400r/min搅拌20～30min，再加入支架材料，在50～60℃下浸泡10～20h，取出支架材料，得再矿化支架材料，取3～5g盐酸多巴胺，1～2g骨生长因子，加入300～500g三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液中pH为7.5～8.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种骨仿生复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将蚕丝水洗干净后用碳酸钠溶液蒸煮3～5次，得脱胶蚕丝；（2）将脱胶蚕丝加入氯化钙溶液中，再加入乙醇混合均匀后装入透析袋中透析6～8天，每4～8h更换去离子水，透析结束后过滤并冷冻干燥，得丝素蛋白；（3）将新鲜牛骨干燥粉碎后在600～700℃下煅烧1～2h，得煅烧产物；（4）取煅烧产物、酪蛋白磷酸肽、羧甲基纤维素装入球磨机中球磨30～40min，过200目筛，得复合天然羟基磷灰石粉末；（5）将复合天然羟基磷灰石粉末与去离子水混合后装入模具中，并以3～5MPa压力压制成型，干燥得支架材料；（6）取磷酸三钠、氯化钙、丝素蛋白、去离子水配置成矿化液，并浸泡支架材料10～20h，得再矿化支架材料；（7）取盐酸多巴胺、骨生长因子，加入三羟甲基氨基甲烷‑盐酸缓冲液中混合均匀，并浸泡再矿化支架材料，再在36～37℃下培养生长7～10天，将支架材料取出晾干后灭菌，得骨仿生复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种骨仿生复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将蚕丝水洗干净后用碳酸钠溶液蒸煮3～5次，得脱胶蚕丝；（2）将脱胶蚕丝加入氯化钙溶液中，再加入乙醇混合均匀后装入透析袋中透析6～8天，每4～8h更换去离子水，透析结束后过滤并冷冻干燥，得丝素蛋白；（3）将新鲜牛骨干燥粉碎后在600～700℃下煅烧1～2h，得煅烧产物；（4）取煅烧产物、酪蛋白磷酸肽、羧甲基纤维素装入球磨机中球磨30～40min，过200目筛，得复合天然羟基磷灰石粉末；（5）将复合天然羟基磷灰石粉末与去离子水混合后装入模具中，并以3～5MPa压力压制成型，干燥得支架材料；（6）取磷酸三钠、氯化钙、丝素蛋白、去离子水配置成矿化液，并浸泡支架材料10～20h，得再矿化支架材料；（7）取盐酸多巴胺、骨生长因子，加入三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液中混合均匀，并浸泡再矿化支架材料，再在36～37℃下培养生长7～10天，将支架材料取出晾干后灭菌，得骨仿生复合材料。2.如权利要求1所述的一种骨仿生复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述碳酸钠溶液的质量分数为0.1～0.5%，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国峰，王文新，陈倩，
申请(专利权)人：江苏华友装饰工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32