一种有机无机复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种有机无机复合材料的制备方法，按下述步骤进行：(1)将改性剂溶于缓冲溶液中，添加pH调节剂至pH值在3

【技术实现步骤摘要】
一种有机无机复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物材料领域，特别是一种有机无机复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HAp)是钙磷灰石的自然矿化物，属于六方晶系，空间群为P63/m，其中Ca/P为1.67，化学式是Ca
10
(PO4)6(OH)2。同时其也是牙齿和骨的主要无机成分，其中羟基磷灰石占牙釉质总重量的96％，占牙本质总重量的70％，占牙骨质总重量的50％，羟基磷灰石在成人骨中干重为65％，这赋予牙齿和骨较为优异的机械稳定性，是维持人体硬组织健康的重要成分。一旦牙齿脱矿产生龋病，骨折等疾病发生，将会对人们的生活造成极大的困扰。为了解决这些问题，近年以来越来越多的人开始研究和开发力学性能优异以及生物学性能良好的羟基磷灰石材料。然而，目前所制备的羟基磷灰石材料机械性能差、生物相容性不好、缺乏界面活性、反应条件剧烈，并且制备方法成本高、操作复杂、缺乏普适性，这很大程度上限制了羟基磷灰石材料的应用。因此对于牙齿的再矿化、骨修复以及一些骨科材料而言，通过仿生矿化在生理环境中再矿化羟基磷灰石可以很好的促进硬组织的修复，然而这些方法却存在矿化速度缓慢、再矿化羟基磷灰石的质量较差等问题。因此，在生理环境中能够于基材、牙齿、骨上快速诱导矿化出高质量的羟基磷灰石的材料非常重要，这种普适性的可快速诱导矿化高质量羟基磷灰石的材料在生物医学和组织工程等领域有着巨大的应用价值。
[0003]因鉴于此，特提出此专利技术。

技术实现思路

>[0004]本专利技术的目的在于，提供一种新的具有普适性的，并且于生理环境中能够快速诱导矿化高质量的羟基磷灰石的材料
[0005]首先，本专利技术公开了一种有机无机复合材料的制备方法，按下述步骤进行：
[0006](1)将改性剂溶于缓冲溶液中，添加pH调节剂至pH值在3
‑
9的范围内，得到改性剂溶液；将蛋白质溶于超纯水中，得到蛋白质水溶液；
[0007](2)将步骤(1)得到的溶液与蛋白质水溶液混合均匀，在15
‑
80℃下反应2
‑
48h，制得蛋白质溶胶聚集体；
[0008](3)向步骤(2)制备的蛋白质溶胶聚集体中添加微纳级羟基磷灰石颗粒，混匀,即得有机无机复合材料产品。
[0009]优选或可选地，所述改性剂为三(2
‑
羧乙基)膦盐酸盐、半光氨酸、精氨酸、酪氨酸、β
‑
硫基乙醇、还原型谷胱甘肽、二硫苏糖醇、巯基乙酸、盐酸中的任意一种或多种。
[0010]优选或可选地，所述缓冲溶液为三羟甲基氨基甲烷、4
‑
羟乙基哌嗪乙磺酸、磷酸缓冲盐溶液、N,N
‑
二羟乙基甘氨酸、哌嗪
‑
1，4
‑
二乙磺酸、N
‑
(2
‑
羟乙基)哌嗪
‑
N'
‑3‑
丙磺酸、3
‑
(N
‑
吗啉基)
‑2‑
羟基丙磺酸、N
‑
三(羟甲基)甲基
‑3‑
氨基丙磺酸、3
‑
(环己胺)
‑1‑
丙磺酸中的任意一种。
[0011]优选或可选地，所述蛋白质为溶菌酶、牛血清白蛋白、人血清白蛋白、
ɑ
‑
乳白蛋白、纤维蛋白原、胰岛素(动物源性、人源性、基因重组胰岛素等)、β
‑
淀粉样蛋白、胰蛋白酶、血红蛋白、胶原蛋白、β
‑
乳糖球蛋白、角蛋白、玉米醇蛋白、木瓜蛋白酶、糜蛋白酶、转铁蛋白、乳铁蛋白、甲状腺球蛋白、牛奶蛋白、刀豆蛋白、大豆蛋白、α
‑
淀粉酶中的任意一种或者多种。
[0012]优选或可选地，所述微纳级羟基磷灰石颗粒为颗粒状、棒状、片状颗粒中的一种或多种。
[0013]优选或可选地，步骤(2)中改性剂溶液与蛋白质水溶液混合后改性剂的终浓度为1
‑
100mmol/L，优选的终浓度为5
‑
80mmol/L。
[0014]优选或可选地，，步骤(2)中改性剂溶液与蛋白质水溶液混合后蛋白质的终浓度为1
‑
50g/L，优选的终浓度为5
‑
40g/L。
[0015]优选或可选地，，所述微纳级羟基磷灰石颗粒的添加量为1
‑
100g/L蛋白质溶胶，优选的添加量为3
‑
80g/L。
[0016]另一方面，本专利技术还提供了一种有机无机复合材料，采用上述的制备方法制备而成。
[0017]有益效果
[0018]本专利技术有机/无机复合材料是以蛋白质溶胶聚集体为溶剂，再添加少量人工合成的HAp混合而成。本专利技术制备简单，可控性好，主要成分由蛋白质组成，无毒无刺激性，具有良好的生物相容性和生物降解性，大量配制后可稳定保存，便于后续使用。HAp是人体和动物硬组织骨、牙齿的重要组成，也具有良好的生物相容性、生物活性。HAp能均匀分散于蛋白质溶胶聚集体中，蛋白质溶胶聚集体不但增加了HAp于各种基材、牙齿、骨表面的粘附性能，并且蛋白质溶胶聚集体中各种氨基酸赋予蛋白质溶胶聚集体丰富的反应性基团，其为矿化提供了高度的分子识别位点，促进钙、磷离子聚集，而加入的HAp作为“种子”，它能降低羟基磷灰石的形核能，二者协同增效，使得有机/无机复合涂层具有较好的黏附性能，并极大的增加了矿化羟基磷灰石的速度。本专利技术有机/无机复合涂层使用方法简便，采用简单的涂抹的方法即可达到稳定的覆盖效果，进而在唾液或体液环境中诱导羟基磷灰石的快速再矿化。除以上阐述之外，本专利技术用于牙釉质表面形成的新生层与天然牙釉质之间没有分界，结合紧密，并且新生层与天然牙釉质的机械性能相当，可以抵抗咀嚼过程中的受力等影响。另外，本专利技术形成的新生层具有一定的抗菌性能，可以减少细菌的粘附和聚集，从而达到抑制菌斑生物膜的形成。
附图说明
[0019]图1为实施例1中制备的有机无机复合材料示意图；
[0020]图2为效果实施例1中实验组和对照组的扫描电镜图；
[0021]图3为效果实施例2中在模拟口腔环境中不同时间诱导矿化羟基磷灰石矿化面积变化曲线图；
[0022]图4为效果实施例2中在模拟口腔环境中在0、1、3、6h时诱导矿化的表面和断面的扫描电镜图；
[0023]图5为效果实施例3中再矿化层的EDX图；
[0024]图6为效果实施例3中再矿化层的XRD图；
[0025]图7为效果实施例4中生物相容性实验结果图；
[0026]图8为效果实施例5中再矿化层的弹性模量结果图；
[0027]图9为效果实施例5中再矿化层的硬度结果图。
具体实施方式
[0028]为了便于理解本专利技术，下面将结合说明书附图和较佳实验例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机无机复合材料的制备方法，其特征在于，按下述步骤进行：(1)将改性剂溶于缓冲溶液中，添加pH调节剂至pH值在3
‑
9的范围内，得到改性剂溶液；将蛋白质溶于超纯水中，得到蛋白质水溶液；(2)将步骤(1)得到的改性剂溶液与蛋白质水溶液混合均匀，在15
‑
80℃下反应2
‑
48h，制得蛋白质溶胶聚集体；(3)向步骤(2)制备的蛋白质溶胶聚集体中添加微纳级羟基磷灰石颗粒，混匀即得有机无机复合材料产品。2.根据权利要求1所述的有机无机复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性剂为三(2
‑
羧乙基)膦盐酸盐、半光氨酸、精氨酸、酪氨酸、β
‑
硫基乙醇、还原型谷胱甘肽、二硫苏糖醇、巯基乙酸、盐酸中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的有机无机复合材料的制备方法，其特征在于，所述缓冲溶液为三羟甲基氨基甲烷、4
‑
羟乙基哌嗪乙磺酸、磷酸缓冲盐溶液、N,N
‑
二羟乙基甘氨酸、哌嗪
‑
1，4
‑
二乙磺酸、N
‑
(2
‑
羟乙基)哌嗪
‑
N'
‑3‑
丙磺酸、3
‑
(N
‑
吗啉基)
‑2‑
羟基丙磺酸、N
‑
三(羟甲基)甲基
‑3‑
氨基丙磺酸、3
‑
(环己胺)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏，卢润秋，陶菲，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：