[发明专利]一种介孔硅酸钙镁/小麦蛋白复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种介孔硅酸钙镁/小麦蛋白复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

支架材料在骨组织工程中起着极其重要的作用，其不仅具有连接和支持细胞的重要作用，而且调控着细胞的形态、特异性黏附、增殖及定向分化等生物学行为，还决定着组织工程化骨移植后的修复质量和远期效果，因而支架材料研究也是目前骨组织工程研究最为活跃的领域。

一般使用的支架材料分为天然材料和合成材料两大类。天然材料中以牛松质骨载体为代表；在人工合成的无机材料方面，最常见的无机材料包括：羟基磷灰石、磷酸三钙、生物活性玻璃等。单一类型材料一般难以满足骨组织工程用细胞外支架材料的要求，如天然材料通常机械强度欠佳、亲水性或促细胞增殖能力欠佳；而无机材料如羟基磷灰石虽然强度和组织相容性较好，但无骨诱导活性，并且目前的工艺难以制作成均匀的孔隙和达到相应的孔隙率，磷酸三钙的组织相容性很好，但强度较差，质脆、易断裂，在体内易于松散并降解粉化，孔隙难以维持。故通过一定的方法将由两种或两种以上的不同材料通过各种方式相结合形成，或者由生物材料与生长因子复合而成，研发一种更接近机体自身组织生物学特性的复合多孔支架材料是亟待解决的问题。

作为一种介孔材料，介孔硅酸钙镁具有高比表面积、高孔容和有序的介孔孔道等特性，并且，其还能与骨直接结合，是一种具有良好生物活性的骨修复材料。然而，介孔硅酸钙镁也具有介孔材料所共有的一些缺陷，例如力学强度低、抗弯曲和冲击性能差，因而，其不能满足高负荷人工骨的要求。此外，现有技术中的介孔硅酸钙镁的复合材料用于骨组织修复的较少，且降解速率过慢，生物相容性都不是很理想。

小麦蛋白由于氨基酸组成比较齐全，是物美价廉的纯天然植物性蛋白源，它有许多优秀的特性，如可降解、无污染：韧性较强、弹性较大；具有良好的成膜特性等等。但是，由于小麦蛋白自身独特的氨基酸组成，含有较多的疏水性氨基酸和不带电荷的氨基酸，分子内疏水作用区域较大，溶解度较低，性能对环境的敏感性很强，因此在应用上有很多局限性，如现有含小麦蛋白的复合材料则存在降解过快，降解产物使体系偏酸性等问题。

针对上述问题，研发一种力学强度高且具有一定的韧性、具有多级孔径结构、生物活性好、能够可持续降解的、可应用于制备骨修复材料的复合材料是亟待解决的问题。

发明内容

本发明克服了现有技术中单一类型材料一般难以满足骨组织工程用细胞外支架材料的要求，以及现有的含介孔硅酸钙镁的复合材料用于骨组织修复的较少，且降解速率过慢、生物相容性差，以及现有的含有小麦蛋白的复合材料降解速度过快，降解产物使体系偏酸性的缺陷，提供了一种介孔硅酸钙镁/小麦蛋白复合材料及其制备方法和应用。本发明的制备方法操作较为简单，重复性和稳定性较高；制备的介孔硅酸钙镁/小麦蛋白复合材料有多级孔径结构，既有均匀分布的大孔结构，又有规则有序的介孔孔道；具有大比表面积、良好的力学性能；植入体内能够与骨组织形成活性界面，具有良好的生物活性，为细胞提供良好的生长环境；在Tris-HCl和PBS缓冲液中均可持续降解；调控组织细胞再生，使骨组织成功地被修复。该复合材料在骨组织工程领域有潜在的应用前景。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种介孔硅酸钙镁/小麦蛋白复合材料的制备方法，其包括下述步骤：

(1)将介孔硅酸钙镁、小麦蛋白和致孔剂的混合物与溶剂A混合均匀，得料浆；

其中，所述介孔硅酸钙镁与所述小麦蛋白的质量比为(2：7)～(2：9)，所述致孔剂的粒径为450～500μm，所述致孔剂的用量为相对于介孔硅酸钙镁和小麦蛋白总质量的400～1200％，所述溶剂A为能够溶解所述小麦蛋白，同时不溶解所述介孔硅酸钙镁和所述致孔剂的溶剂；

(2)将步骤(1)所得浆料挤压成型，得前体；其中，所述挤压成型的压力为1.5～3MPa，所述挤压成型的保压时间为1～3分钟；

(3)将步骤(2)所得前体于溶剂B中浸泡去除致孔剂，冷冻干燥，即可；其中，所述溶剂B为能溶解所述致孔剂，同时不溶解所述小麦蛋白和所述介孔硅酸钙镁的溶剂。