一种蚕丝纤维的矿化方法

摘要

本发明公开了一种蚕丝纤维的矿化方法。将硬脂胺加入到亚油酸和乙醇混合溶液中，搅拌至完全溶解，加入Ca(NO3)2水溶液静置分层后，再加入Na3PO4水溶液搅拌；将蚕丝纤维加入，使溶液浸没蚕丝纤维，高温加热；取出蚕丝纤维，用乙醇清洗蚕丝纤维，去除蚕丝纤维表面的未结合成分，实现蚕丝纤维的矿化。本发明实现了蚕丝纤维和羟基磷灰石的优势互补，在保持羟基磷灰石作为骨组织工程材料的基础上改善了材料的力学性能，蚕丝纤维/羟基磷灰石复合材料是性能良好的生物材料，可以广泛应用于骨组织工程。

权利要求

1.一种蚕丝纤维的矿化方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将硬脂胺加入到体积比为1:2 6的亚油酸和乙醇混合溶液中，搅拌至完全溶解，加~入Ca(NO3)2水溶液静置分层后，再加入Na3PO4水溶液，搅拌；

(2)将蚕丝纤维加入步骤(1)得到的溶液中，蚕丝纤维与步骤(1)中溶液的质量比小于

1:10，使溶液浸没蚕丝纤维，100℃高温条件下加热6-12 h；

(3) 取出步骤(2)中蚕丝纤维，用乙醇清洗蚕丝纤维，去除蚕丝纤维表面的未结合成分，实现蚕丝纤维的矿化。

2.根据权利要求1所述一种蚕丝纤维的矿化方法，其特征在于：所述的Ca(NO3)2水溶液中的Ca2+和Na3PO4水溶液中的PO43-的摩尔比1.67。

3.根据权利要求1所述一种蚕丝纤维的矿化方法，其特征在于：所述步骤(1)中蚕丝纤维包括生丝、脱胶处理过的丝素纤维或者等离子体处理方法得到的蚕丝纤维。

4. 根据权利要求1所述一种蚕丝纤维的矿化方法，其特征在于：所述步骤(3) 蚕丝纤维矿化得到的蚕丝纤维/羟基磷灰石复合材料中，羟基磷灰石成纳米或微米棒状附着于蚕丝纤维表面矿化。

说明书

一种蚕丝纤维的矿化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及了一种蚕丝纤维处理方法，尤其是涉及了一种蚕丝纤维的矿化方法，属于天然高分子领域。

背景技术

[0002] 蚕丝蛋白具有良好的生物相容性和机械强度，是一种可降解的生物高分子材料，其降解产物对细胞或者机体无毒副作用，也很少产生免疫排斥或者炎症反应，利用丝蛋白的这些优点，可将丝蛋白加工成多孔支架或者膜材料，也可进行生物矿化，获得性能良好的生物材料。丝蛋白作为一种良好的细胞生长介质，能促进细胞的生长和繁殖，丝素溶液矿化的研究已经十分常见，蚕丝纤维矿化国际尚未有报道。

发明内容

[0003] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种蚕丝纤维的矿化方法，本发明是一个边合成羟基磷灰石边完成矿化的过程，利用微乳法合成羟基磷灰石并且加入蚕丝纤维共同高温反应，使羟基磷灰石在丝素纤维表面聚集并且覆盖于丝素纤维表面。本发明方法工艺简单，操作容易，制备周期短，生物相容性好。

[0004] 本发明采用的技术方案包括以下步骤：

[0005] (1)将硬脂胺加入到体积比为1:2～6的亚油酸和乙醇混合溶液中，搅拌至完全溶解，加入Ca(NO3)2水溶液静置分层后，再加入Na3PO4水溶液后搅拌；

[0006] (2)将蚕丝纤维加入步骤(1)得到的溶液中，蚕丝纤维与步骤(1)中溶液的质量比小于1:10，使溶液浸没蚕丝纤维，100℃高温条件下加热6-12h；

[0007] (3)取出步骤(2)中蚕丝纤维，用乙醇清洗蚕丝纤维，去除蚕丝纤维表面的未结合成分，实现蚕丝纤维的矿化。

[0008] 结果可将清洗后的蚕丝素纤维做SEM观察，以验证矿化结果。

[0009] 所述的Ca(NO3)2水溶液中的Ca2+和Na3PO4水溶液中的PO43-离子的摩尔比1.67。

[0010] 所述步骤(1)中蚕丝纤维包括生丝、脱胶处理过的丝素纤维或者等离子体处理方法得到的蚕丝纤维。

[0011] 所述步骤(3)蚕丝纤维矿化得到的蚕丝纤维/羟基磷灰石复合材料中，羟基磷灰石成纳米或微米棒状附着于蚕丝纤维表面形成矿化。

[0012] 本发明是首次利用此方法合成蚕丝纤维/羟基磷灰石复合材料，是必须在加热合成羟基磷灰石纳米棒之前放入蚕丝纤维，让蚕丝纤维与羟基磷灰石纳米或微米棒共同加热。

[0013] 本发明采用以蚕丝素纤维为有机模板调控无机离子的沉积，拓宽了生物材料的来源，并且蚕丝纤维比丝素溶液更容易获取和保存。羟基磷灰石具有良好的生物相容性，是构成人体骨骼和牙齿的主要无机成分，本发明利用Ca(NO3)2和Na3PO4反应高温下生成羟基磷灰石的同时加入蚕丝纤维，以蚕丝纤维为模板调控羟基磷灰石的形成，使羟基磷灰石附着并覆盖于蚕丝纤维表面。

[0014] 本发明实现了蚕丝纤维和羟基磷灰石的优势互补，在保持羟基磷灰石作为骨组织工程材料的基础上改善了材料的力学性能，蚕丝纤维/羟基磷灰石复合材料是性能良好的生物材料，可以广泛应用于骨组织工程。

[0015] 与现有技术相比，本发明具有以下突出特点：

[0016] (1)相比丝素溶液的矿化，蚕丝纤维更容易获取和保存，操作简单，材料的来源更加方便。

[0017] (2)边合成羟基磷灰石边完成矿化，大大缩短了反应周期，工艺简单、高效，没有复杂繁琐的矿化过程，时间上大为节省，提高了实验效率。

[0018] (3)反应过程中只涉及到羟基磷灰石的合成过程，矿化过程中只产生了羟基磷灰石，没有其他杂物的污染。

[0019] (4)蚕丝纤维/羟基磷灰石复合材料具有良好的生物相容性，生物安全性高，能满足生物医学中的应用。

附图说明

[0020] 附图1为实施例1中丝素纤维与羟基磷灰石矿化的约1500倍SEM扫描图。

[0021] 附图2为实施例1中丝素纤维与羟基磷灰石矿化的50000倍SEM扫描图。

具体实施方式

[0022] 下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

[0023] 本发明的实施例如下：

[0024] 实施例1

[0025] 本实施例中一种蚕丝纤维的矿化方法依次包括如下步骤。

[0026] (1)生丝脱胶：称取0.5g生丝，用5％的Na2CO3水溶液1L进行脱胶处理，脱胶处理25分钟，该过程再重复一次，得到脱胶的丝素纤维；

[0027] (2)配制矿化液：称取0.5g硬脂胺，加入4ml亚油酸，16ml乙醇，搅拌至完全溶解，加入0.4mol/L的Ca(NO3)2水溶液7.5ml，静置分层，加入0.4mol/L的Na3PO4水溶液7.5ml，搅拌；

[0028] (3)矿化过程：将步骤(1)中的丝素纤维放入步骤(2)的溶液中，使溶液浸没丝素纤维，100℃高温条件下，共同加热8h；

[0029] (4)观察：取出步骤(3)中丝素纤维，用乙醇清洗去除丝素纤维表面的未结合成分，然后SEM扫描观察，如附图1和图2所示，蚕丝纤维矿化后羟基磷灰石结合于蚕丝表面，从图中可见羟基磷灰石纳米棒的长度约200nm。

[0030] 实施例2

[0031] (1)空气等离子体理蚕丝纤维，功率为100w强度下处理10min；

[0032] (2)配制矿化液：称取0.25g硬脂胺，加入2ml亚油酸，8ml乙醇，搅拌至完全溶解，加入0.4mol/L的Ca(NO3)2水溶液3.75ml，静置分层，加入0.4mol/L的Na3PO4水溶液3.75ml，搅拌；

[0033] (3)矿化过程：将步骤(1)中的等离子处理过的蚕丝纤维放入步骤(2)的溶液中，使溶液浸没蚕丝纤维，100℃高温条件下，共同加热12h；

[0034] (4)观察：取出步骤(3)中蚕丝纤维，用乙醇清洗去除蚕丝纤维表面的未结合成分，然后SEM扫描观察。

[0035] 实施例3

[0036] (1)生丝脱胶：称取0.2g生丝，放入煮沸的去离子水中脱胶，脱胶处理一个小时，该过程重复一次，得到脱胶的丝素纤维；

[0037] (2)配制矿化液：称取0.3g硬脂胺，加入2ml亚油酸，12ml乙醇，搅拌至完全溶解，加入0.4mol/L的Ca(NO3)2水溶液7.5ml，静置分层，加入0.4mol/L的Na3PO4水溶液7.5ml，搅拌；

[0038] (3)矿化过程：将步骤(1)中的丝素纤维放入步骤(2)的溶液中，使溶液浸没丝素纤维，100℃高温条件下，共同加热12h；

[0039] (4)观察：取出步骤(3)中丝素纤维，用乙醇清洗去除丝素纤维表面的未结合成分，然后SEM扫描观察。

[0040] 实施例4

[0041] (1)生丝脱胶：称取0.3g生丝，放入煮沸的去离子水中脱胶，脱胶处理一个小时，该过程重复一次，得到脱胶的丝素纤维；

[0042] (2)配制矿化液：称取0.6g硬脂胺，加入8ml亚油酸，16ml乙醇，搅拌至完全溶解，加入0.4mol/L的Ca(NO3)2水溶液7.5ml，静置分层，加入0.4mol/L的Na3PO4水溶液7.5ml，搅拌；

[0043] (3)矿化过程：将步骤(1)中的丝素纤维放入步骤(2)的溶液中，使溶液浸没丝素纤维，100℃高温条件下，共同加热6h；

[0044] (4)观察：取出步骤(3)中丝素纤维，用乙醇清洗去除丝素纤维表面的未结合成分，然后SEM扫描观察。

[0045] 现有蚕丝纤维的矿化时间都在24～48小时左右，而本发明方法操作简单，材料来源取用方便，可将共同加热时间大大缩短，即可将矿化时间缩短至6～12小时，提高了效率，没有杂物污染，具有良好的生物相容性、生物安全性等显著突出的技术特点，能满足生物医学中的应用。

[0046] 最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。