本發(fā)明屬于生物復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種絲素/碳酸鍶復(fù)合材料及其制備方法，所制備材料在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。

背景技術(shù)：

我國(guó)是蠶絲的主要生產(chǎn)國(guó)，蠶絲產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的70%以上。絲素蛋白不僅具有良好的生物相容性和降解性能，還有易加工修飾、降解產(chǎn)物無(wú)毒和低免疫原性，以及優(yōu)異的物理機(jī)械性能，因而成為理想的生物醫(yī)用材料，受到國(guó)內(nèi)外的廣泛研究。其中，絲素蛋白支架材料在骨組織工程領(lǐng)域的研究證實(shí)熱點(diǎn)之一。目前，絲素蛋白已被成功加工成各種形式的骨組織工程支架，包括膜、納米纖維、多孔支架、水凝膠等，這些材料在骨缺失、損傷修復(fù)中取得了預(yù)期的治療效果。然而，絲素蛋白作為骨修復(fù)材料的研究仍然以無(wú)生物活性為主，缺少對(duì)骨生長(zhǎng)誘導(dǎo)性、骨傳導(dǎo)性等理性骨組織工程支架材料應(yīng)具備的特性。

鍶及其化合物具有重要的成骨作用，因此，摻鍶生物材料成為生物活性骨修復(fù)材料的研究熱點(diǎn)之一，但是鍶與生物材料的相容性以及界面效應(yīng)是復(fù)合材料性能發(fā)揮的關(guān)鍵，遺憾的是，現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有有效的方法提高鍶與生物材料的相容性，導(dǎo)致?lián)芥J生物材料實(shí)際應(yīng)用受阻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種具備骨誘導(dǎo)再生能力的絲素/碳酸鍶復(fù)合材料及其制備方法，得到的復(fù)合材料中，鍶在促進(jìn)成骨細(xì)胞活性的同時(shí)可以抑制破骨細(xì)胞的活性，對(duì)骨生成的誘導(dǎo)能力強(qiáng)，能引起新生骨量增多。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種絲素/碳酸鍶復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）蠶絲脫膠處理后得到絲素蛋白纖維；將所述絲素蛋白纖維溶于氯化鍶甲酸溶液中，得到絲素蛋白溶液；然后干燥得到含鍶再生絲素蛋白膜；

（2）在碳酸銨或者碳酸氫銨存在下，將含鍶再生絲素蛋白膜置入密閉容器中進(jìn)行礦化處理，得到礦化膜；

（3）將礦化膜置于去離子水中；然后干燥得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。

上述制備方法中，所述蠶絲為桑蠶絲、柞蠶絲、蓖麻蠶絲中的一種或幾種。

上述制備方法中，所述氯化鍶甲酸溶液中，氯化鍶濃度為0.1-10wt%，優(yōu)選1-5wt%；可以使得氯化鍶在絲素蛋白纖維中有良好的分散性，為得到界面效應(yīng)優(yōu)異的復(fù)合材料夯實(shí)基礎(chǔ)。

上述制備方法中，所述絲素蛋白溶液的濃度為10-20wt%，在此條件下可以保證對(duì)碳酸鍶礦化的誘導(dǎo)作用，完成棒狀碳酸鍶的生成。

上述制備方法中，所述礦化處理的溫度為0-60℃，優(yōu)選4-30℃；相對(duì)濕度為1-90%，優(yōu)選10-60%；時(shí)間為20-80小時(shí)。本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)碳酸鍶在絲素膜內(nèi)的原位礦化，且調(diào)控碳酸鍶的形態(tài)，形成具有棒狀的外觀(guān)形態(tài)結(jié)構(gòu)，且該棒狀結(jié)構(gòu)處于納米水平，有助于提升絲素膜的力學(xué)性能。

上述制備方法中，將礦化膜置于去離子水中0.5-5小時(shí)；然后自然干燥得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。經(jīng)過(guò)此處理，可以完全去除未反應(yīng)氯化鍶、及殘留的碳酸鹽，保證目標(biāo)材料良好的生物相容性。

本發(fā)明進(jìn)一步公開(kāi)了根據(jù)上述方法制備的絲素/碳酸鍶復(fù)合材料，具體由絲素蛋白本體和碳酸鍶功能體組成，其中絲素蛋白重量含量為90-99.9%，其余為碳酸鍶；所述復(fù)合材料中功能體碳酸鍶以納米棒狀存在，碳酸鍶棒的直徑為10-500 nm，長(zhǎng)為100 nm-100 μm。

本發(fā)明制備的復(fù)合材料斷裂強(qiáng)度20-100MPa，斷裂伸長(zhǎng)率1-10%；楊氏模量1-5GPa。因此本發(fā)明進(jìn)一步公開(kāi)了上述絲素/碳酸鍶復(fù)合材料在制備骨修復(fù)材料中的應(yīng)用。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明首次公開(kāi)了絲素蛋白/碳酸鍶復(fù)合材料，該復(fù)合材料會(huì)緩釋鍶元素，因此具有誘導(dǎo)骨發(fā)生的能力，是一種理想的功能化骨修復(fù)材料。

（2）本發(fā)明的制備方法不僅可以實(shí)現(xiàn)碳酸鍶在絲素膜內(nèi)的原位礦化，且碳酸鍶的形態(tài)受到絲素蛋白的調(diào)控，形成具有棒狀的外觀(guān)形態(tài)結(jié)構(gòu)，且該棒狀結(jié)構(gòu)處于納米水平；尤其是碳酸鍶棒狀形態(tài)結(jié)構(gòu)分散于絲素蛋白膜內(nèi)部，該棒狀結(jié)構(gòu)有助于提升絲素膜的力學(xué)性能。

（3）本發(fā)明首次公開(kāi)了絲素蛋白/碳酸鍶復(fù)合材料具有良好的生物相容性和較強(qiáng)的誘導(dǎo)骨生成的能力；特別是絲素蛋白作為活性骨修復(fù)材料，通過(guò)其與鍶的復(fù)合解決現(xiàn)有鍶生物材料相容性差的問(wèn)題，相關(guān)研究成果將有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例一制得的純絲素蛋白和絲素/碳酸鍶納米復(fù)合材料的照片圖；

圖2是實(shí)施例一制得的絲素/碳酸鍶納米復(fù)合材料、氯化鍶和碳酸鍶的X-射線(xiàn)衍射圖；

圖3是實(shí)施例二制得的絲素/碳酸鍶納米復(fù)合材料斷面的SEM圖；

圖4是實(shí)施例二制得的絲素/碳酸鍶納米復(fù)合材料元素能譜圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例一

（1）桑蠶絲用0.5%的碳酸氫鈉溶液煮沸30min脫膠，重復(fù)3次后獲得絲素蛋白纖維；

（2）絲素蛋白纖維溶于5%氯化鍶-甲酸溶液，絲素蛋白溶液濃度20%，干燥后獲得含鍶再生絲素蛋白膜；

（3）將含鍶再生絲素蛋白膜與碳酸氫銨共置于密閉容器中，控制容器內(nèi)溫度24℃，濕度60%，原位礦化24h；

（4）將礦化后的絲素膜置于去離子水中浸泡3h，然后自然干燥即得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。

參見(jiàn)附圖1，是本實(shí)施例制備的純絲素蛋白膜和絲素/碳酸鍶復(fù)合材料的外光圖；圖中純絲素蛋白為透明狀，絲素/碳酸鍶復(fù)合材料材料泛白，表明內(nèi)部出現(xiàn)了碳酸鍶結(jié)晶。

附圖2為氯化鍶、碳酸鍶和絲素/碳酸鍶復(fù)合材料的X-射線(xiàn)衍射圖；X-射線(xiàn)衍射測(cè)試到絲素和碳酸鍶的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，確認(rèn)絲素和碳酸鍶復(fù)合材料的形成。

實(shí)施例二

（1）桑蠶絲用0.05%的碳酸鈉溶液煮沸30min脫膠，重復(fù)3次后獲得絲素蛋白纖維；

（2）絲素蛋白纖維溶于1%氯化鍶-甲酸溶液，溶液濃度10%，干燥后獲得含鍶再生絲素蛋白膜；

（3）將含鍶再生絲素蛋白膜與碳酸銨共置于密閉容器中，控制容器內(nèi)溫度37℃，濕度20%，原位礦化48h；

（4）將礦化后的絲素膜置于去離子水中浸泡5h，然后自然干燥即得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。

參見(jiàn)附圖3，是本實(shí)施例制備的絲素/碳酸鍶復(fù)合材料斷面的掃描電鏡圖，可見(jiàn)大量納米級(jí)的棒狀碳酸鍶，碳酸鍶棒的直徑為10-500 nm，長(zhǎng)為1μm -100 μm。

附圖4位絲素/碳酸鍶復(fù)合材料能譜圖，通過(guò)能譜分析確認(rèn)鍶元素的存在，表明納米級(jí)的棒狀結(jié)構(gòu)主要為碳酸鍶

實(shí)施例三

（1）柞蠶絲用0.5%的碳酸鈉溶液煮沸30min脫膠，重復(fù)3次后獲得絲素蛋白纖維；

（2）絲素蛋白纖維溶于2%氯化鍶-甲酸溶液，溶液濃度10%，干燥后獲得含鍶再生絲素蛋白膜；

（3）將含鍶再生絲素蛋白膜與碳酸氫銨共置于密閉容器中，控制容器內(nèi)溫度60℃，濕度10%，原位礦化72h；

（4）將礦化后的絲素膜置于去離子水中浸泡1h，然后自然干燥即得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。

實(shí)施例四

（1）柞蠶絲用0.5%的碳酸鈉溶液煮沸30min脫膠，重復(fù)3次后獲得絲素蛋白纖維；

（2）絲素蛋白纖維溶于3%氯化鍶-甲酸溶液，溶液濃度10%，干燥后獲得含鍶再生絲素蛋白膜；

（3）將含鍶再生絲素蛋白膜與碳酸氫銨共置于密閉容器中，控制容器內(nèi)溫度10℃，濕度10%，原位礦化72h；

（4）將礦化后的絲素膜置于去離子水中浸泡1h，然后自然干燥即得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。

實(shí)施例五

（1）柞蠶絲用0.5%的碳酸鈉溶液煮沸30min脫膠，重復(fù)3次后獲得絲素蛋白纖維；

（2）絲素蛋白纖維溶于4%氯化鍶-甲酸溶液，溶液濃度10%，干燥后獲得含鍶再生絲素蛋白膜；

（3）將含鍶再生絲素蛋白膜與碳酸氫銨共置于密閉容器中，控制容器內(nèi)溫度20℃，濕度50%，原位礦化72h；

（4）將礦化后的絲素膜置于去離子水中浸泡1h，然后自然干燥即得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。

實(shí)施例六

（1）柞蠶絲用0.5%的碳酸鈉溶液煮沸30min脫膠，重復(fù)3次后獲得絲素蛋白纖維；

（2）絲素蛋白纖維溶于2%氯化鍶-甲酸溶液，溶液濃度15%，干燥后獲得含鍶再生絲素蛋白膜；

（3）將含鍶再生絲素蛋白膜與碳酸氫銨共置于密閉容器中，控制容器內(nèi)溫度25℃，濕度40%，原位礦化72h；

（4）將礦化后的絲素膜置于去離子水中浸泡1h，然后自然干燥即得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。

實(shí)施例七

（1）柞蠶絲用0.5%的碳酸鈉溶液煮沸30min脫膠，重復(fù)3次后獲得絲素蛋白纖維；

（2）絲素蛋白纖維溶于3%氯化鍶-甲酸溶液，溶液濃度8%，干燥后獲得含鍶再生絲素蛋白膜；

（3）將含鍶再生絲素蛋白膜與碳酸氫銨共置于密閉容器中，控制容器內(nèi)溫度25℃，濕度15%，原位礦化50h；

（4）將礦化后的絲素膜置于去離子水中浸泡1h，然后自然干燥即得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。

實(shí)施例八

（1）柞蠶絲用0.5%的碳酸鈉溶液煮沸30min脫膠，重復(fù)3次后獲得絲素蛋白纖維；

（2）絲素蛋白纖維溶于1%氯化鍶-甲酸溶液，溶液濃度15%，干燥后獲得含鍶再生絲素蛋白膜；

（3）將含鍶再生絲素蛋白膜與碳酸氫銨共置于密閉容器中，控制容器內(nèi)溫度5℃，濕度30%，原位礦化72h；

（4）將礦化后的絲素膜置于去離子水中浸泡1h，然后自然干燥即得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。

實(shí)施例九

（1）柞蠶絲用0.5%的碳酸鈉溶液煮沸30min脫膠，重復(fù)3次后獲得絲素蛋白纖維；

（2）絲素蛋白纖維溶于3%氯化鍶-甲酸溶液，溶液濃度18%，干燥后獲得含鍶再生絲素蛋白膜；

（3）將含鍶再生絲素蛋白膜與碳酸氫銨共置于密閉容器中，控制容器內(nèi)溫度18℃，濕度18%，原位礦化72h；

（4）將礦化后的絲素膜置于去離子水中浸泡1h，然后自然干燥即得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。

實(shí)施例十

（1）柞蠶絲用0.5%的碳酸鈉溶液煮沸30min脫膠，重復(fù)3次后獲得絲素蛋白纖維；

（2）絲素蛋白纖維溶于2%氯化鍶-甲酸溶液，溶液濃度10%，干燥后獲得含鍶再生絲素蛋白膜；

（3）將含鍶再生絲素蛋白膜與碳酸氫銨共置于密閉容器中，控制容器內(nèi)溫度20℃，濕度40%，原位礦化80h；

（4）將礦化后的絲素膜置于去離子水中浸泡1h，然后自然干燥即得到絲素/碳酸鍶復(fù)合材料。

上述百分?jǐn)?shù)為按質(zhì)量計(jì)，制備的復(fù)合材料斷裂強(qiáng)度20-100MPa，斷裂伸長(zhǎng)率1-10%；楊氏模量1-5GPa，可以在制備功能化骨修復(fù)材料中應(yīng)用。