[发明专利]一种蚕丝蛋白骨钉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于可降解骨钉及其制备技术领域，涉及一种蚕丝蛋白骨钉及其制备方法。

背景技术

在医学上，骨钉是骨修复过程中常用的骨固定器械。传统的骨钉都采用由不锈钢、钛及其合金材料制成，这些材料具有强度高、韧性好的优点，其缺点是待患者康复后还要进行二次手术以取出金属骨钉，给患者带来二次痛苦，而且在二次手术后留下的空洞也会给患者留下潜在的骨折危险。传统固定断骨的金属材料通常都不会降解，而且同骨骼相比，金属螺钉力学强度较大，时间长了会造成骨骼受力上的差异，造成其他地方骨骼的骨质疏松，有些也会引起异物反应。目前国内关于骨钉的研究大部分采用Mg、Ti、Zn、Fe、Sn等一些金属合金材料，其中有可降解的，也有不可降解的。金属基可降解骨钉的生物相容性及骨诱导性都不理想，同时金属在体内的降解给肾脏造成很大的压力。

以可降解材料为基体的可吸收高分子骨钉能克服传统骨钉材料的诸多缺陷之处，引起了广泛关注。目前，国外已开始采用聚乳酸(PLA)、聚乙交酯-丙交酯(PLGA)等人体可吸收材料应用于骨修复临床，但聚乳酸(PLA)等材料降解会形成些酸性产物，给人体组织带来负面影响。此类材料降解时会引起酸性积累，且无骨传导性，从而不能促进骨细胞的生长。此类材料降解速度较快，不适合主要承力骨的修复。另外，该类材料的力学性能不能完全满足骨修复临床需求，需要通过添加加强纤维等方式提高其力学性能。同时，也有一些人用PLA增韧陶瓷基材料制备骨内置材料，力学性能达到的同时也增加了生物相容性，但是不能完全降解。磷酸钙骨材料具有可降解性，良好的骨传导性，生物相容性，而且被证实作为骨修复材料的合理性，磷酸钙骨水泥可以承受压缩载荷，但是具有低断裂强度、脆性、易疲劳性。

蚕丝是熟蚕结茧时分泌液凝固而成的连续长纤维，蚕丝蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，含量约占蚕丝的70％～80％，含有18种氨基酸。在不溶化处理过程中，蚕丝蛋白的结构会发生从任意卷曲到β结构的转变。在蚕丝蛋白发生结构转变后，侧链与侧链间、侧链与主链间以及分子与分子之间可形成大量的氢键结合，产生大量的次级交联点，可以有效地控制蚕丝蛋白的溶解性。此外，蚕丝蛋白本身具有良好的机械性能和理化性质，并且与人体有极好的生物相容性，蚕丝蛋白材料在人体降解之后是氨基酸和多肽，对人体无毒害作用，所以蚕丝蛋白被广泛应用于生物医学研究领域。

发明内容

鉴于以上情况，本发明的目的在于提供一种蚕丝蛋白骨钉及其制备方法，用于解决现有技术中骨钉具有低断裂强度、脆性、易疲劳性等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种蚕丝蛋白骨钉的制备方法，所述制备方法包括：

制备蚕丝蛋白溶液；

通过冷冻干燥工艺将所述蚕丝蛋白溶液转变为无水蚕丝蛋白；

将所述无水蚕丝蛋白溶解于六氟异丙醇或者水中，获得蚕丝蛋白的六氟异丙醇溶液或者蚕丝蛋白的水溶液；

将所述蚕丝蛋白的六氟异丙醇溶液或者蚕丝蛋白的水溶液注入模具中，通过甲醇处理和风干工艺制成蚕丝蛋白棒材；

将所述蚕丝蛋白棒材切削成骨钉。

优选地，所述制备蚕丝蛋白溶液的方法为：

1)将蚕茧置于碳酸钠溶液中加热，进行脱胶，形成蚕丝；

2)将所述蚕丝置于超纯水中洗涤，重复数次，进行干燥；

3)将干燥后的所述蚕丝浸没于溴化锂溶液中并充分混合，保温一定时间，得到蚕丝蛋白与溴化锂的混合溶液；

5)将所述蚕丝蛋白与溴化锂的混合溶液装入透析袋中，置于超纯水中透析；

5)透析后，将所述透析袋中的溶液进行离心分离，收集上层清液，最终得到所需的蚕丝蛋白溶液。

优选地，所述步骤1)中，碳酸钠溶液的浓度为0～100g/L，蚕茧质量和碳酸钠溶液体积比为10：(1～100)g/L。

优选地，所述步骤1)中，加热方式为电炉加热或高压锅加热，加热温度为50～120℃，加热压强为0.1～1MPa，加热时间为1s～1000h。

优选地，所述步骤2)中，洗涤方式为搅拌洗涤或静置浸泡，其中，搅拌洗涤的搅拌方式为机械搅拌或磁力搅拌，磁力搅拌速度为1～2000r/min；单次洗涤过程中，蚕丝和水质量比为1：(10～1000)，时间为1s～200h，每次洗涤后取出蚕丝并挤干，洗涤重复次数为1～50次。

优选地，所述步骤2)中，进行干燥的方式为自然风干或加热通风干燥，其中，加热通风干燥的加热温度为40～100℃，干燥时间为0.1～100h。