本發(fā)明屬于醫(yī)用材料領(lǐng)域，涉及一種絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、骨折是臨床上一種常見(jiàn)的骨損傷疾病，在創(chuàng)傷外科中占有很高的比例。針對(duì)這類(lèi)骨損傷疾病，臨床上主要是通過(guò)外科手術(shù)在損傷位置植入骨折固定材料進(jìn)行治療，利用骨板、螺釘、髓內(nèi)針等內(nèi)固定材料，直接對(duì)骨折斷端進(jìn)行手術(shù)固定，對(duì)受損骨組織起到固定、修復(fù)的作用。良好的骨折內(nèi)固定材料應(yīng)具備以下幾個(gè)條件：①良好的生物相容性；②穩(wěn)定的固定強(qiáng)度；③無(wú)并發(fā)癥，并能促進(jìn)骨折愈合。

2、目前，用于固定骨折及骨修復(fù)的生物活性金屬材料主要包括優(yōu)質(zhì)不銹鋼和鈦合金等，這類(lèi)材料具有較高機(jī)械強(qiáng)度和抗斷裂性能，但是其在體內(nèi)腐蝕或磨損釋放出的金屬離子會(huì)誘發(fā)一系列不良反應(yīng)，從而大大降低其生物相容性。此外，金屬和骨組織之間的彈性模量、抗拉強(qiáng)度存在顯著的差異，會(huì)產(chǎn)生明顯的應(yīng)力遮擋效應(yīng)，導(dǎo)致周?chē)墙M織的強(qiáng)度弱化和骨折。因此，在骨折完全愈合后，需要二次手術(shù)取出金屬固定物，同時(shí)給患者造成極大的痛苦?？缮锝到庵踩氩牧夏軌蛱娲鷤鹘y(tǒng)的惰性金屬內(nèi)植物，減少對(duì)患者的創(chuàng)傷、降低醫(yī)療成本，并避免了二次手術(shù)。目前市場(chǎng)上的可降解骨折內(nèi)固定材料主要是聚乳酸類(lèi)，但是聚乳酸的降解產(chǎn)物對(duì)骨組織具有一定的腐蝕性，導(dǎo)致骨損傷部位炎癥反應(yīng)的發(fā)生。

3、絲素蛋白是從蠶絲中提取的天然高分子、一種高純度蛋白質(zhì)，富含18種氨基酸，具有良好的生物相容性和生物可降解性，且絲素蛋白在體內(nèi)的降解產(chǎn)物是氨基酸和多肽，對(duì)人體無(wú)毒害作用，還可以促進(jìn)創(chuàng)傷部位細(xì)胞的新陳代謝，從而對(duì)組織有良好的修復(fù)促進(jìn)作用。

4、納米羥基磷灰石是一種無(wú)機(jī)納米粒子，也是人體骨骼的主要無(wú)機(jī)成分，具有良好的生物相容性和生物活性，價(jià)格低廉、性質(zhì)穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于骨組織修復(fù)領(lǐng)域。羥基磷灰石與機(jī)體組織在界面上可實(shí)現(xiàn)化學(xué)鍵結(jié)合，達(dá)到與基體的完全親和。此外，羥基磷灰石在體內(nèi)具有一定的溶解度，釋放出對(duì)人體有益的鈣、磷等元素，直接參與人體代謝，從而促進(jìn)缺損骨組織的修復(fù)。

5、中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)cn113332498a(公開(kāi)日：2021年9月3日)公開(kāi)了一種絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，該制備方法先將羥基磷灰石納米顆粒、絲素蛋白、六氟異丙醇的混勻物倒入長(zhǎng)筒狀模具中，保持上端開(kāi)口靜置在甲醇中，初步成型后再翻轉(zhuǎn)上下端繼續(xù)靜置；最后移除模具，通風(fēng)干燥，即得到絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料。該絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料雖然強(qiáng)度均勻、機(jī)械性能好，但整體強(qiáng)度有待進(jìn)一步提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，旨在提高絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的整體強(qiáng)度。

2、為了實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明將前驅(qū)體溶液倒入一端開(kāi)口、一端封閉的長(zhǎng)筒狀模具內(nèi)，然后用透析膜包裹的軟質(zhì)多孔塞對(duì)模具開(kāi)口一端進(jìn)行封口，模具在甲醇中靜置成型的同時(shí)采用蠕動(dòng)加壓設(shè)備對(duì)透析膜包裹的軟質(zhì)多孔塞施加一定大小的恒定推力，隨著模具內(nèi)絲素蛋白逐漸成型、體積回縮，封口的海綿塞在外部推力的作用下也隨之向內(nèi)擠壓，使模具內(nèi)未成型的絲素蛋白分子間堆積更為致密，同時(shí)透析膜包裹的軟質(zhì)多孔塞允許甲醇和六氟異丙醇通過(guò)，自由進(jìn)出模具，絲素蛋白未成型部分繼續(xù)與甲醇進(jìn)行交換再生，最終得到力學(xué)性能更加優(yōu)異的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料。

3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案具體如下：

4、本發(fā)明第一方面提供一種絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

5、提供前驅(qū)體溶液；所述前驅(qū)體溶液由無(wú)機(jī)納米顆粒、絲素蛋白和六氟異丙醇組成；所述無(wú)機(jī)納米顆粒為羥基磷灰石納米顆粒或羥基磷灰石納米顆粒和氧化鋅納米顆粒的混合物；

6、將前驅(qū)體溶液倒入一端開(kāi)口、一端封閉的長(zhǎng)筒狀模具內(nèi)，然后用透析膜包裹的軟質(zhì)多孔塞對(duì)模具開(kāi)口一端進(jìn)行封口；

7、將模具水平浸沒(méi)在甲醇中至少4天，期間對(duì)透析膜包裹的多孔塞施加30～300n的恒定推力，將透析膜包裹的軟質(zhì)多孔塞向模具內(nèi)均勻緩慢推進(jìn)，并每隔2～4h將模具上下180°翻轉(zhuǎn)一次，獲得成型體；

8、移除模具，將成型體浸泡在純水中至少7天，常溫干燥后即得到絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料。

9、本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述透析膜為截留分子量為5～15kda。

10、本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述恒定推力為30～50n。

11、本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述前驅(qū)體溶液中，無(wú)機(jī)納米顆?？偭颗c六氟異丙醇的比例為30～40g：100ml；和/或，所述羥基磷灰石納米顆粒占絲素蛋白和無(wú)機(jī)納米顆?？偭康?wt％～55wt％；所述絲素蛋白占絲素蛋白和無(wú)機(jī)納米顆粒總量的45wt％～99wt％。

12、本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述羥基磷灰石納米顆粒占絲素蛋白和無(wú)機(jī)納米顆?？偭康?0wt％～30wt％；所述絲素蛋白占絲素蛋白和無(wú)機(jī)納米顆粒總量的70wt％～80wt％。

13、本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，提供前驅(qū)體溶液包括：

14、向六氟異丙醇中加入絲素蛋白和無(wú)機(jī)納米顆粒，混勻后在50～60℃環(huán)境中靜置0.5h以上，待固形物完全溶解后除去氣泡，得到前驅(qū)體溶液。

15、本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述羥基磷灰石納米顆粒的粒徑為60～80nm；所述絲素蛋白的粒徑為0.1～1.5mm。

16、本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述前驅(qū)體溶液還包含功能因子，所述功能因子為姜黃素、萬(wàn)古霉素、黃芪多糖、慶大霉素中的一種或多種，所述功能因子在絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料中的重量百分比為0.1％～5％。

17、本發(fā)明第二方面提供一種由上述絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法制備而成絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料。

18、本發(fā)明第三方面提供上述絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料在制備骨修復(fù)零件中的應(yīng)用。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

20、本發(fā)明羥基磷灰石/絲素蛋白復(fù)合材料制備的長(zhǎng)度為150mm的骨釘?shù)娜c(diǎn)彎曲強(qiáng)度可以達(dá)到235n，抗拉伸斷裂力可以達(dá)到153mpa，機(jī)械性能顯著優(yōu)于現(xiàn)有成型方法制備的羥基磷灰石/絲素蛋白復(fù)合材料加工成的同尺寸的骨釘。

技術(shù)特征：

1.一種絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述透析膜的截留分子量為5～15kda。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述恒定推力為30～50n。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述羥基磷灰石納米顆粒占絲素蛋白和無(wú)機(jī)納米顆粒總量的20wt％～30wt％；所述絲素蛋白占絲素蛋白和無(wú)機(jī)納米顆粒總量的70wt％～80wt％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：提供前驅(qū)體溶液包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述羥基磷灰石納米顆粒的粒徑為60～80nm；所述絲素蛋白的粒徑為0.1～1.5mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述前驅(qū)體溶液還包含功能因子，所述功能因子為姜黃素、萬(wàn)古霉素、黃芪多糖、慶大霉素中的一種或多種，所述功能因子在絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料中的重量百分比為0.1％～5％。

9.一種絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料，其特征在于：由權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法制備而成。

10.權(quán)利要求9所述的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料在制備骨修復(fù)零件中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明將前驅(qū)體溶液倒入一端開(kāi)口、一端封閉的長(zhǎng)筒狀模具內(nèi)，然后用透析膜包裹的軟質(zhì)多孔塞對(duì)模具開(kāi)口一端進(jìn)行封口；將模具水平浸沒(méi)在甲醇中至少4天，期間對(duì)透析膜包裹的多孔塞施加30～300N的恒定推力，將透析膜包裹的軟質(zhì)多孔塞向模具內(nèi)均勻緩慢推進(jìn)，并每隔2～4h將模具上下180°翻轉(zhuǎn)一次，獲得成型體；移除模具，將成型體浸泡在純水中至少7天，常溫干燥后即得到絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合材料。由其機(jī)加工而成的150mm長(zhǎng)的骨釘，其三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度可以達(dá)到235N，抗拉伸斷裂力可以達(dá)到153MPa，機(jī)械性能顯著優(yōu)于現(xiàn)有成型方法制備的羥基磷灰石/絲素蛋白骨釘。

技術(shù)研發(fā)人員：吳琳,張煥,王衛(wèi),常春雨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖北賽羅生物材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26