本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及一種高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料的制備方法。

背景技術(shù)：

1、骨組織具有自我修復(fù)能力，能夠有效愈合小的損傷，但超過臨界尺寸的骨缺損難以自行愈合，如：創(chuàng)傷性損傷、退行性疾病、先天性缺陷或手術(shù)切除腫瘤可能導(dǎo)致的大面積骨缺損。為實現(xiàn)骨組織再生和功能恢復(fù)，通常需進行臨床干預(yù)，如：自體骨移植、同種異體骨移植或使用生物惰性金屬裝置進行固定。然而這些治療方案均有一定的限制，自體骨移植受限于供體稀缺，同種異體骨移植物存在從供體傳播疾病的風(fēng)險，金屬骨固定裝置在治療后期需進行手術(shù)取出易造成二次損傷。為克服這些限制，骨組織工程應(yīng)運而生，其旨在利用生物支架材料、細(xì)胞和生長因子的協(xié)同作用，創(chuàng)造出能夠促進骨組織再生修復(fù)的人工骨。其中，有機-無機復(fù)合支架材料作為常見的骨組織工程復(fù)合支架材料，具有許多優(yōu)異的性能。

2、絲素蛋白是一種從蠶絲中提取的天然蛋白質(zhì)，具有良好的生物相容性和多樣的理化性質(zhì)。絲素蛋白因其結(jié)構(gòu)與ⅰ型膠原結(jié)構(gòu)相似，被當(dāng)作骨組織工程中的一種優(yōu)選天然高分子材料。然而單純的絲素蛋白制得的骨修復(fù)材料力學(xué)性能和成骨性能差，為了改善這一缺點，以絲素蛋白作為基質(zhì)，加入羥基磷灰石可以模擬骨的天然結(jié)構(gòu)和性能。公開號為cn112972766b的中國發(fā)明專利提供了一種絲素蛋白-羥基磷灰石復(fù)合骨支架及其制備方法。將絲素蛋白溶液和羥基磷灰石水分散液通過超聲作用形成混合溶液，通過直流定向電場誘導(dǎo)的方法，快速無毒的制備絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合三維多孔支架。但是采用單純的物理攪拌混合獲得的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合體系，其內(nèi)部絲素蛋白有機成分與羥基磷灰石無機成分之間缺乏牢固的界面結(jié)合，故會造成羥基磷灰石在體系內(nèi)大量團聚，沒有均勻分散，導(dǎo)致支架機械性能和骨誘導(dǎo)活性受到影響。公開號為cn110522950a的中國發(fā)明專利提供了一種絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合支架及其制備方法。采用微波對浸泡在sbf溶液中的絲素蛋白支架進行輔助礦化反應(yīng)，使絲素蛋白支架的表面和內(nèi)部沉積羥基磷灰石，從而獲得絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合支架。上述專利采用基底礦化沉積獲得絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合支架，雖然會提高絲素蛋白有機成分與羥基磷灰石無機成分之間的界面結(jié)合，但是羥基磷灰石的含量會受到限制，影響支架內(nèi)有機成分與無機成分之間的充分結(jié)合，導(dǎo)致支架的機械性能低和骨誘導(dǎo)活性弱等問題，在作為骨修復(fù)材料時存在一定缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供了一種高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料的制備方法，該方法通過對絲素蛋白和納米羥基磷灰石分別進行甲基丙烯酸酯化引入共價鍵，提高絲素蛋白有機成分與納米羥基磷灰石無機成分之間的界面結(jié)合能力和分散穩(wěn)定性，經(jīng)過高溫?zé)釅核苄蛷亩岣吖切迯?fù)材料的機械性能和骨誘導(dǎo)活性，解決傳統(tǒng)的有機-無機骨組織工程復(fù)合支架材料由于內(nèi)部成分界面結(jié)合弱，導(dǎo)致機械性能不穩(wěn)定且生物活性較差的問題。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料的制備方法：將甲基丙烯酸酯化的絲素蛋白和甲基丙烯酸酯化的納米羥基磷灰石混合，在光引發(fā)劑的作用下兩者之間共價交聯(lián)，隨后經(jīng)過高溫?zé)釅核苄偷玫礁邚姸冉z素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料。

4、上述的一種高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料的制備方法，具體包括以下步驟：

5、（1）制備甲基丙烯酸酯化的絲素蛋白溶液：將去離子水加熱至沸騰后，加入無水碳酸鈉和蠶絲，對蠶絲進行脫膠處理；洗滌烘干后，將烘干的脫膠蠶絲用溴化鋰溶液溶解，得到絲素蛋白/溴化鋰混合溶液，隨后加入甲基丙烯酸縮水甘油酯對絲素蛋白進行避光改性3小時，然后在室溫避光條件下經(jīng)去離子水透析5天，透析后的溶液經(jīng)離心，濃縮處理得到甲基丙烯酸酯化的絲素蛋白溶液。所述甲基丙烯酸酯化的絲素蛋白溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%-30%；

6、（2）制備甲基丙烯酸酯化的納米羥基磷灰石：將除去水分的納米羥基磷灰石和異佛爾酮二異氰酸酯在油浴鍋中加熱攪拌，隨后加入二月桂酸二丁基錫和n，n-二甲基甲酰胺，在氮氣環(huán)境中進行反應(yīng)，再加入2-羥基乙基甲基丙烯酸酯繼續(xù)攪拌，最后加入甲醇終止反應(yīng)；離心收集沉淀物，經(jīng)二氯甲烷洗滌后，于室溫下干燥，研磨得到甲基丙烯酸酯化的納米羥基磷灰石粉末；

7、（3）制備絲素蛋白/羥基磷灰石交聯(lián)體系：將步驟（1）制得的甲基丙烯酸酯化的絲素蛋白溶液與光引發(fā)劑混合，再加入步驟（2）制得的甲基丙烯酸酯化的納米羥基磷灰石粉末，室溫避光攪拌混合均勻得到骨修復(fù)材料的前體漿液；將前體漿液在紫外光下進行照射，得到絲素蛋白/羥基磷灰石交聯(lián)體系；

8、（4）制備高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料：將步驟（3）制備的絲素蛋白/羥基磷灰石交聯(lián)體系在-80℃下進行真空冷凍干燥，然后使用高速破碎機在39000?r/min的轉(zhuǎn)速下將其破碎研磨成粉末。將粉末在壓力為2?mpa和溫度為200℃的條件下進行熱壓20分鐘，塑型得到高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料。

9、進一步地，步驟（2）中所述加入2-羥基乙基甲基丙烯酸酯繼續(xù)攪拌的反應(yīng)溫度為40-80?℃，反應(yīng)時間為1-5?h，反應(yīng)避光進行。

10、進一步地，步驟（3）中所述甲基丙烯酸酯化的納米羥基磷灰石粉末在骨修復(fù)材料的前體漿液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10wt?%?-?50wt?%。

11、進一步地，步驟（3）中所述光引發(fā)劑為irgacure?2959、rutheniumphotoinitiator和苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基次磷酸鋰中的一種。

12、進一步地，步驟（3）中所述紫外光的波長為365?nm，照射時間為5-20?min。

13、一種上述的制備方法制得的高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料。

14、上述的高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料在負(fù)載藥物上的應(yīng)用，步驟為將藥物加入到骨修復(fù)材料的前體漿液中。

15、本發(fā)明的有益效果為：

16、（1）本發(fā)明將甲基丙烯酸酯化的絲素蛋白和甲基丙烯酸酯化的納米羥基磷灰石，通過光引發(fā)劑后引發(fā)二者的化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的共價鍵，提高有機-無機之間的界面結(jié)合和納米羥基磷灰石在骨修復(fù)材料中的分散性。與傳統(tǒng)的有機-無機復(fù)合支架相比，本發(fā)明解決了有機-無機界面結(jié)合不牢固、納米羥基磷灰石在骨修復(fù)材料中分布不均勻，機械性能不足、骨誘導(dǎo)活性較弱等問題，具有顯著增強的機械性能、良好的生物相容性和降解性，為骨缺損修復(fù)提供了解決方案。

17、（2）本發(fā)明通過兩步法成功制備了甲基丙烯酸酯化的納米羥基磷灰石。首先異佛爾酮二異氰酸酯與納米羥基磷灰石表面的羥基反應(yīng)，固定在納米羥基磷灰石表面并提供活性位點。然后這些位點與2-羥基乙基甲基丙烯酸酯反應(yīng)，引入甲基丙烯酸酯基團，增強了納米羥基磷灰石表面甲基丙烯酸酯基團的含量和化學(xué)活性，使其能夠更充分得與甲基丙烯酸酯化修飾的絲素蛋白緊密結(jié)合，在光引發(fā)劑的作用下形成具有更高密度和更佳力學(xué)性能的復(fù)合骨修復(fù)材料。

18、（3）本發(fā)明所述高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料，通過將共價交聯(lián)的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合粉末在壓力為2?mpa和溫度為200℃的條件下進行熱壓20分鐘，有利于復(fù)合材料內(nèi)部有機成分絲素蛋白與無機成分羥基磷灰石之間的界面融合，形成界面均勻完整的到高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料。

19、（4）本發(fā)明的高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料作為復(fù)合支架可負(fù)載不同類型的藥物，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2，以提高支架的生物活性并顯著增強成骨誘導(dǎo)能力、使得支架作為藥物載體實現(xiàn)藥物緩釋效果，成為一種理想的骨修復(fù)支架材料。

20、（5）本發(fā)明所述高強度絲素蛋白/羥基磷灰石骨修復(fù)材料，原料具有良好的生物相容性和生物降解性，成本較低，操作簡單，易于批量化生產(chǎn)。