一种温和且大量制备矿化丝素蛋白膜的方法

摘要

本发明提供一种温和且大量制备矿化丝素蛋白膜的方法，包括丝素蛋白膜的制备、丝素蛋白膜的酶溶液预处理、磷酸盐沉积、钙盐沉积得到表面完全矿化的丝素蛋白膜。所制备的矿化丝素蛋白膜可用于骨修复材料，如软骨修复、骨膜修复、韧带修复等。该方法不需要经过反复多次浸泡，制备过程简单；制备条件温和，大部分制备过程都在37℃下进行；所得到的矿化面积大且量多，形貌可控。

权利要求

1.一种温和且大量制备矿化丝素蛋白膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）丝素蛋白膜的制备：质量分数为3%－30%的丝素蛋白水溶液在37－70℃下浇铸成膜；

（2）丝素蛋白膜的酶溶液预处理：将丝素蛋白膜浸泡于浓度为1-6U/mL的蛋白酶XIV溶液中1-48小时，置于37℃的摇床中，控制转速为50-200转每分，然后取出用0.01mol/L的PBS磷酸盐缓冲溶液清洗，常温干燥；

（3）磷酸盐沉积：经蛋白酶预处理的丝素蛋白膜浸泡于磷酸根离子浓度为0.05-

0.2mol/L的PBS溶液中，然后置于37℃下静置孵育，3天后取出用蒸馏水清洗，常温干燥得到磷酸盐矿化丝素蛋白膜；

（4）钙盐沉积：将磷酸盐矿化丝素蛋白膜浸泡于浓度为0.2-0.5mol/L的氯化钙或硝酸钙溶液中24小时，得到表面完全矿化的丝素蛋白膜。

2.如权利要求1所述一种温和且大量制备矿化丝素蛋白膜的方法，其特征在于，所述的丝素蛋白膜为基于丝素蛋白的复合膜，丝素蛋白与多糖、蛋白、合成高分子中的一种或多种复合膜。

3.如权利要求2所述一种温和且大量制备矿化丝素蛋白膜的方法，其特征在于，所述的多糖为纤维素。

4.如权利要求1所述一种温和且大量制备矿化丝素蛋白膜的方法，其特征在于，所述丝素蛋白膜为载药丝素蛋白膜，所载药物为生长因子、抗生素、抗肿瘤药物、治疗骨质疏松药物中的一种或多种。

说明书

一种温和且大量制备矿化丝素蛋白膜的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及矿化丝素蛋白膜的制备方法，具体涉及一种温和且大量制备矿化丝素蛋白膜的方法。本方法属于生物材料领域，所制备的材料可广泛用于骨组织修复。

背景技术

[0002] 丝素蛋白材料由于具有良好的生物相容性、可加工性、力学性能，在生物材料领域中倍受关注，尤其是在骨修复材料中的应用非常广泛。骨修复材料的重要性能就是植入后能与骨组织实现骨性结合，由于骨组织中富含有机物质胶原和无机物质羟基磷灰石。单一丝素材料在体内钙化慢，为了改善该特点，丝素蛋白材料的矿化受到大量关注。

[0003] 申请号201010528523.5的专利公开了原位自结晶法制备有机丝－无机磷酸氢钙复合材料的方法，主要是通过Na2HPO4溶液以及CaCl2溶液反复浸泡多个周期，最后原位形成无机磷酸氢钙矿化层。申请号为201210283703.0的专利公开了一种促进细胞生长的柞蚕丝素的生物矿化方法，先制备了丝素蛋白膜，然后通过反复在Na2HPO4溶液以及CaCl2溶液中浸泡的方法，制备得到了矿化的丝素膜。申请号为201210411395的专利公开了一种将三维丝素蛋白支架进行矿化的方法，具体是先在氯化钙乙醇溶液、无水乙醇、磷酸氢二钾水溶液、去离子水中浸泡；重复多次后将支架于氯化钙乙醇溶液中浸泡5 30min 后，再用去离子水~浸泡3 10min，使三维丝素蛋白支架预钙化；最后将预钙化部分的三维丝素蛋白支架浸泡于~
仿生钙离子缓冲液中，在37℃下恒温培养4 8 天，得到矿化的三维丝素蛋白支架。申请号为~
201510406788的专利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；清洗去除未结合成分，实现蚕丝纤维的矿化。以上方法所得到的矿化纤维均是通过两种盐溶液的浸泡或反应得到，而且由浸泡方法所得到的丝素蛋白材料表明仅观察到少量矿化物质。仅仅在申请号为201510406788的专利观察到有大量的羟基磷灰石纳米棒的形成，但其制备条件苛刻，需要在100℃下进行。由于蛋白质在高温下易变性，特别是对于载有活性药物的丝素蛋白材料，高温下容易使药物失活。因此需要发明一种反应条件温和的方法能制备出矿化量多丝素蛋白矿化膜。

发明内容

[0004] 为克服现有技术的不足，本发明提供一种温和且大量制备矿化丝素蛋白膜的方法，所制备的矿化丝素蛋白膜可用于骨修复材料，如软骨修复、骨膜修复、韧带修复等。

[0005] 为实现这样的目的，本发明通过如下技术方案实现：

[0006] 一种温和且大量制备矿化丝素蛋白膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：

[0007] （1）丝素蛋白膜的制备：质量分数为3%－30%的丝素蛋白水溶液在37－70℃下浇铸成膜；

[0008] （2）丝素蛋白膜的酶溶液预处理：将丝素蛋白膜浸泡于浓度为1-6U/mL的蛋白酶XIV溶液中1-48小时，置于37℃的摇床中，控制转速为50-200转每分，然后取出用磷酸盐缓冲溶液清洗（0.01mol/L的PBS），常温干燥；

[0009] （3）磷酸盐沉积：经蛋白酶预处理的丝素蛋白膜浸泡于磷酸根离子浓度为0.05-0.2mol/L的PBS溶液中，然后置于37℃下静置孵育，3天后取出用蒸馏水清洗，常温干燥得到磷酸盐矿化丝素蛋白膜；

[0010] （4）钙盐沉积；将磷酸盐矿化丝素蛋白膜浸泡于浓度为0.2-0.5mol/L的氯化钙或硝酸钙溶液中24小时，得到表面完全矿化的丝素蛋白膜。

[0011] 所述的丝素蛋白膜为基于丝素蛋白的复合膜，如丝素蛋白与多糖、蛋白、合成高分子、纤维素等中的一种或多种复合膜。

[0012] 所述丝素蛋白膜为载药丝素蛋白膜，所载药物为生长因子、抗生素、抗肿瘤药物、治疗骨质疏松药物等中的一种或多种。

[0013] 本发明的优势在于：（1）该方法不需要经过反复多次浸泡，制备过程简单；（2）该方法制备条件温和，大部分制备过程都在37℃下进行；（3）所得到的矿化面积大且量多，形貌可控。

附图说明

[0014] 附图1为实施例1所得到矿化丝素蛋白膜的扫描电镜照片；

[0015] 附图2为实施例2所得到矿化丝素蛋白膜的扫描电镜照片。

具体实施方式

[0016] 以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。

[0017] 实施例1：

[0018] （1）丝素蛋白膜的制备：质量分数为5%的丝素蛋白水溶液在37℃下浇铸成膜；

[0019] （2）丝素蛋白膜的酶溶液预处理：将丝素蛋白膜浸泡于浓度为1U/mL的蛋白酶XIV溶液中24小时，置于37℃的摇床中，控制转速为100转每分，然后取出用磷酸盐缓冲溶液清洗（0.01mol/L的PBS），常温干燥；

[0020] （3）磷酸盐沉积：经蛋白酶预处理的丝素蛋白膜浸泡于磷酸根离子浓度为0.1 mol/L的PBS溶液中，然后置于37℃下静置孵育，3天后取出用蒸馏水清洗，常温干燥得到磷酸盐矿化丝素蛋白膜。

[0021] （4）钙盐沉积；将磷酸盐矿化丝素蛋白膜浸泡于浓度为0.2mol/L的氯化钙或硝酸钙溶液中24小时，得到矿化丝素蛋白膜。

[0022] 实施例2：

[0023] （1）丝素蛋白膜的制备：质量分数为15%的丝素蛋白水溶液在60℃下浇铸成膜；

[0024] （2）丝素蛋白膜的酶溶液预处理：将丝素蛋白膜浸泡于浓度为2U/mL的蛋白酶XIV溶液中24小时，置于37℃的摇床中，控制转速为100转每分，然后取出用磷酸盐缓冲溶液清洗（0.01 mol/L的PBS），常温干燥；

[0025] （3）磷酸盐沉积：经蛋白酶预处理的丝素蛋白膜浸泡于磷酸根离子浓度为0.1 mol/L的PBS溶液中，然后置于37℃下静置孵育，3天后取出用蒸馏水清洗，常温干燥得到磷酸盐矿化丝素蛋白膜。

[0026] （4）钙盐沉积；将磷酸盐矿化丝素蛋白膜浸泡于浓度为0.2 mol/L的氯化钙或硝酸钙溶液中24小时，得到矿化丝素蛋白膜。

[0027] 实施例3：

[0028] （1）丝素蛋白膜的制备：质量分数为30%的丝素蛋白水溶液在37℃下浇铸成膜；

[0029] （2）丝素蛋白膜的酶溶液预处理：将丝素蛋白膜浸泡于浓度为6U/mL的蛋白酶XIV溶液中2小时，置于37℃的摇床中，控制转速为200转每分，然后取出用磷酸盐缓冲溶液清洗（0.01mol/L的PBS），常温干燥；

[0030] （3）磷酸盐沉积：经蛋白酶预处理的丝素蛋白膜浸泡于磷酸根离子浓度为0.05 mol/L的PBS溶液中，然后置于37℃下静置孵育，3天后取出用蒸馏水清洗，常温干燥得到磷酸盐矿化丝素蛋白膜。

[0031] （4）钙盐沉积；将磷酸盐矿化丝素蛋白膜浸泡于浓度为0.2mol/L的氯化钙或硝酸钙溶液中24小时，得到矿化丝素蛋白膜。

[0032] 实施例4：

[0033] （1）丝素蛋白复合膜的制备：质量分数为5%的丝素蛋白水溶液，按丝素质量百分比为10%加入明胶，搅拌均匀后在37℃下浇铸成膜，；

[0034] （2）丝素蛋白／明胶复合膜的酶溶液预处理：将丝素蛋白／明胶复合膜浸泡于浓度为1U/mL的蛋白酶XIV溶液中24小时，置于37℃的摇床中，控制转速为100转每分，然后取出用磷酸盐缓冲溶液清洗（0.01mol/L的PBS），常温干燥；

[0035] （3）磷酸盐沉积：经蛋白酶预处理的丝素蛋白／明胶复合膜浸泡于磷酸根离子浓度为0.1 mol/L的PBS溶液中，然后置于37℃下静置孵育，3天后取出用蒸馏水清洗，常温干燥得到磷酸盐矿化丝素蛋白膜。

[0036] （4）钙盐沉积；将磷酸盐矿化丝素蛋白／明胶复合膜浸泡于浓度为0.2mol/L的氯化钙或硝酸钙溶液中24小时，得到矿化丝素蛋白膜。

[0037] 实施例5：

[0038] （1）丝素蛋白复合膜的制备：质量分数为5%的丝素蛋白水溶液，按丝素质量百分比为5%加入透明质酸，在37℃下浇铸成膜；

[0039] （2）丝素蛋白／透明质酸膜的酶溶液预处理：将丝素蛋白／透明质酸膜于浸泡于浓度为3U/mL的蛋白酶XIV溶液中12小时，置于37℃的摇床中，控制转速为50转每分，然后取出用磷酸盐缓冲溶液清洗（0.01mol/L的PBS），常温干燥；

[0040] （3）磷酸盐沉积：经蛋白酶预处理的丝素蛋白／透明质酸膜浸泡于磷酸根离子浓度为0.2 mol/L的PBS溶液中，然后置于37℃下静置孵育，3天后取出用蒸馏水清洗，常温干燥得到磷酸盐矿化丝素蛋白／透明质酸膜。

[0041] （4）钙盐沉积；将磷酸盐矿化丝素蛋白／透明质酸膜浸泡于浓度为0.2 mol/L的氯化钙或硝酸钙溶液中24小时，得到矿化丝素蛋白／透明质酸膜。