專利名稱：一種新型γ-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
y -聚谷氨酸(Poly y -glutamic acid, y -PGA)是一種可由微生物大量生物合成的氨基酸聚合物，它由D-型或L-型谷氨酸通過Y -酰胺鍵連接而成，通常它由5，000個(gè)左右谷氨酸單體組成，相對(duì)分子質(zhì)量一般在10萬 100萬。作為一種水溶性、生物可降解性、 無毒、生物適應(yīng)性的高分子聚合物，Y-聚谷氨酸具有增稠、乳化、凝膠、成膜、保濕和粘結(jié)等功能，可以與其他材料聚合形成新型復(fù)合材料，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，可以作為藥物載體、止血?jiǎng)⑸镄哉持鴦?、組織修復(fù)，具有很大的應(yīng)用前景。
羥基磷灰石(Hydroxyapatie，HA)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為Caltl (OH) 2 (PO4) 6，是人體自然骨的主要成分(含60 70% )，具有極好的生物活性和骨組織生長(zhǎng)的引導(dǎo)性。已經(jīng)證明HA 種植體能誘導(dǎo)周圍骨組織的生長(zhǎng)，并于宿主骨形成牢固的化學(xué)結(jié)合。
目前還沒有制備Y -聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)合材料不引入其他毒性無機(jī)或有機(jī)小分子，生物相容性好，有效強(qiáng)度高，具備制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
本發(fā)明的新型Y -聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料是通過以下方法制備的
(a)按Ca P = 5 3的摩爾比，用鈣鹽和磷酸鹽分別配置相應(yīng)濃度的鈣離子溶液和磷離子溶液，其中Ca2+濃度為lOmol/L lOOmol/L ；
(b)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2% 6%的Y-聚谷氨酸溶液，按Y-聚谷氨酸溶液中的羧基與鈣離子的摩爾比為6 0.5 1，添加到步驟(a)的鈣離子溶液中，于室溫下反應(yīng)2 5 小時(shí)；
(c)在步驟(b)所得溶液中，逐滴加入步驟(a)的磷離子溶液，邊加邊攪拌，反應(yīng) PH值控制為8. 5 10，反應(yīng)完全后，再陳化，得到Y(jié) -聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液；
(d)然后將Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具中，再將其放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2 10%的氫氧化鈉溶液中并取下模具，2 6小時(shí)后形成Y-聚谷氨酸溶液凝膠棒，將其放入蒸餾水中漂洗至中性，放入真空冷凍干燥器中干燥即得新型Y -聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料。
所述的步驟(C)的陳化時(shí)間優(yōu)選為2天，陳化主要是使分子間相互緩慢作用，相互纟口口。
所述的步驟(d)中，在將Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具前，優(yōu)選先取少量Y -聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，以便取下模具。
所述的鈣鹽可以是氯化鈣、碳酸鈣、硝酸鈣或氫氧化鈣，磷酸鹽可以是磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀或磷酸氫二鉀。
本發(fā)明提供了一種在常溫、常壓下(既在溫和條件下)通過原位聚合法，將Y-聚谷氨酸加入到羥基磷灰石中制備得到新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石納米復(fù)合材料的新方法。用本發(fā)明方法制得的新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石納米復(fù)合材料呈透明乳白色，其彎曲強(qiáng)度能高達(dá)135. OMPa，力學(xué)性能明顯提高。該復(fù)合材料可以保證在骨修復(fù)過程中羥基磷灰石中鈣離子與磷離子持續(xù)、平穩(wěn)、緩慢地從Y -聚谷氨酸中釋放出來，可以提高羥基磷灰石復(fù)合材料的骨結(jié)合能力，促進(jìn)骨缺損的修復(fù)。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1
按羥基磷灰石化學(xué)式中鈣離子與磷離子的量，即Ca P = 5 3的摩爾比，選取氯化鈣和磷酸二氫鈉分別配置濃度為lOmol/L的鈣離子溶液和濃度為6mol/L的磷離子溶液。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0% Y-聚谷氨酸水溶液，按Y-聚谷氨酸溶液中的羧基與鈣離子的摩爾比為6 1的比例，將Y-聚谷氨酸水溶液加入到鈣離子溶液中，于室溫下攪拌反應(yīng)5 小時(shí)。在Y-聚谷氨酸與鈣離子的反應(yīng)液中，逐滴加入與鈣離子溶液等體積的磷離子溶液， 邊滴加邊攪拌，控制反應(yīng)PH值為8. 5 10，滴加完畢后，再攪拌M小時(shí)，然后陳化兩天，即于室溫下靜置，使各種分子間相互緩慢作用，相互結(jié)合，得到Y(jié) -聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液。取少量Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，然后將Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具中，再將其放入濃度(重量百分比)為10%的氫氧化鈉溶液中并取下模具，2小時(shí)后形成聚谷氨酸溶液凝膠棒，將其放入蒸餾水中漂洗至中性，放入冷凍干燥器中低溫冷凍干燥，得到本實(shí)施例的新型Y -聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料，其色澤乳白色透明，彎曲強(qiáng)度89. 5Mpa。
實(shí)施例2:
按羥基磷灰石化學(xué)式中鈣離子與磷離子的量，即Ca P = 5 3的摩爾比，選取碳酸鈣和磷酸二氫鉀分別配置濃度為40mol/L的鈣離子溶液和濃度為Mmol/L的磷離子溶液。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0% Y-聚谷氨酸水溶液，按Y-聚谷氨酸溶液中的羧基與鈣離子的摩爾比為4 1的比例，將Y-聚谷氨酸水溶液加入到鈣離子溶液中，于室溫下攪拌反應(yīng)4小時(shí)。在Y-聚谷氨酸與鈣離子的反應(yīng)液中，逐滴加入與鈣離子溶液等體積的磷離子溶液，邊滴加邊攪拌，控制反應(yīng)PH值為8. 5 10，滴加完畢后，再攪拌M小時(shí)，然后陳化兩天，得到 Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液。取少量Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，然后將Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具中，再將其放入濃度(重量百分比)為2%的氫氧化鈉溶液中并取下模具，6小時(shí)后形成聚谷氨酸溶液凝膠棒，將其放入蒸餾水中漂洗至中性，放入冷凍干燥器中低溫冷凍干燥，得到本實(shí)施例的新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料，其色澤乳白色透明，彎曲強(qiáng)度128. 5Mpa。
實(shí)施例3
按羥基磷灰石化學(xué)式中鈣離子與磷離子的量，即Ca P = 5 3的摩爾比，選取氫氧化鈣和磷酸氫二鉀分別配置濃度為60mol/L的鈣離子溶液和濃度為36mol/L的磷離子溶液。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.0% Y-聚谷氨酸水溶液，按Y-聚谷氨酸溶液中的羧基與鈣離子的摩爾比為2 1的比例，將Y-聚谷氨酸水溶液加入到鈣離子溶液中，于室溫下攪拌反應(yīng)3 小時(shí)。在Y-聚谷氨酸與鈣離子的反應(yīng)液中，逐滴加入與鈣離子溶液等體積的磷離子溶液， 邊滴加邊攪拌，控制反應(yīng)PH值為8. 5 10，滴加完畢后，再攪拌M小時(shí)，然后陳化兩天，得到Y(jié)-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液。取少量Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，然后將Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具中，再將其放入濃度(重量百分比)為5%的氫氧化鈉溶液中并取下模具，4小時(shí)后形成聚谷氨酸溶液凝膠棒，將其放入蒸餾水中漂洗至中性，放入冷凍干燥器中低溫冷凍干燥，得到本實(shí)施例的新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料，其色澤乳白色透明，彎曲強(qiáng)度107. 2Mpa。
實(shí)施例4
按羥基磷灰石化學(xué)式中鈣離子與磷離子的量，即Ca P = 5 3的摩爾比，選取硝酸鈣和磷酸二氫鈉分別配置濃度為lOOmol/L的鈣離子溶液和濃度為60mol/L的磷離子溶液。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5% Y-聚谷氨酸水溶液，按Y-聚谷氨酸溶液中的羧基與鈣離子的摩爾比為1 2的比例，將γ-聚谷氨酸水溶液加入到鈣離子溶液中，于室溫下攪拌反應(yīng)2 小時(shí)。在Y-聚谷氨酸與鈣離子的反應(yīng)液中，逐滴加入與鈣離子溶液等體積的磷離子溶液， 邊滴加邊攪拌，控制反應(yīng)PH值為8. 5 10，滴加完畢后，再攪拌M小時(shí)，然后陳化兩天，得到Y(jié)-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液。取少量Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，然后將Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具中，再將其放入濃度(重量百分比)為8%的氫氧化鈉溶液中并取下模具，3小時(shí)后形成聚谷氨酸溶液凝膠棒，將其放入蒸餾水中漂洗至中性，放入冷凍干燥器中低溫冷凍干燥，得到本實(shí)施例的新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料，其色澤乳白色透明，彎曲強(qiáng)度135. OMpa0
表1是本發(fā)明的新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料與其他幾種樣品的力學(xué)性能比較
表1 幾種樣品的力學(xué)性能比較樣品彎曲強(qiáng)度(MPa)自然骨22
純羥基磷灰石31直接共混γ-PGA/HA45原位聚合 γ-PGA/HA>86.5
由表1可見，用原位聚合方法制備的本發(fā)明的新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料的力學(xué)性能比共混的制備樣品的力學(xué)性能高，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自然骨的力學(xué)性能。
權(quán)利要求
1.一種新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(a)按Ca P = 5 3的摩爾比，用鈣鹽和磷酸鹽分別配置相應(yīng)濃度的鈣離子溶液和磷離子溶液，其中Ca2+濃度為lOmol/L lOOmol/L ；(b)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2% 6%的Y-聚谷氨酸溶液，按Y-聚谷氨酸溶液中的羧基與鈣離子的摩爾比為6 0. 5 1，添加到步驟(a)的鈣離子溶液中，于室溫下反應(yīng)2 5小時(shí)；(c)在步驟(b)所得溶液中，逐滴加入步驟(a)的磷離子溶液，邊加邊攪拌，反應(yīng)pH值控制為8. 5 10，反應(yīng)完全后，再陳化，得到Y(jié) -聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液；(d)然后將Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具中，再將其放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 10%的氫氧化鈉溶液中并取下模具，2 6小時(shí)后形成Y-聚谷氨酸溶液凝膠棒，將其放入蒸餾水中漂洗至中性，放入真空冷凍干燥器中干燥即得新型Y -聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(c)的陳化時(shí)間為2天。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(d)中，在將Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具前，先取少量 Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的鈣鹽為氯化鈣、碳酸鈣、硝酸鈣或氫氧化鈣，所述的磷酸鹽為磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀或磷酸氫二鉀。
5.一種按照權(quán)利要求1所述的新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備方法制備得到的新型Y-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型γ-聚谷氨酸/羥基磷灰石復(fù)合材料及其制備方法。該方法包括配置鈣離子和磷離子溶液，先將γ-聚谷氨酸溶液添加到鈣離子溶液中反應(yīng)，然后再逐滴加入磷離子溶液，通過攪拌、陳化、模壓成型、冷凍干燥制得復(fù)合材料。通過原位聚合法，將γ-聚谷氨酸加入到羥基磷灰石中制備得到新型γ-聚谷氨酸/羥基磷灰石納米復(fù)合材料的新方法。用本發(fā)明方法制得的新型γ-聚谷氨酸/羥基磷灰石納米復(fù)合材料呈透明乳白色，其彎曲強(qiáng)度能高達(dá)135.0MPa，力學(xué)性能明顯提高。該復(fù)合材料可以保證在骨修復(fù)過程中羥基磷灰石中鈣離子與磷離子持續(xù)、平穩(wěn)、緩慢地從γ-聚谷氨酸中釋放出來，可以提高羥基磷灰石復(fù)合材料的骨結(jié)合能力，促進(jìn)骨缺損的修復(fù)。
文檔編號(hào)C08K3/32GK102504530SQ20111037751
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者馮勁, 施慶珊, 歐陽(yáng)友生, 疏秀林, 陳儀本 申請(qǐng)人:廣東省微生物研究所