[发明专利]大豆蛋白复合羟基磷灰石网状高分子材料的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种大豆蛋白基高分子复合材料的制备，尤其是一种大豆蛋白复合羟基磷灰石网状高分子材料的制备，主要用于药物载体及骨修复等领域，属于复合材料领域与生物医用材料领域。

背景技术

大豆分离蛋白（SPI）是从豆粕中提取的一种水溶性植物蛋白，也是大豆中含量最多的蛋白质，简称大豆蛋白，它是一种来源广泛、廉价且营养价值很高的可食性蛋白。因此，在营养和功能性食品中，大豆蛋白产品被广泛应用。另外，大豆蛋白因具有良好的乳化性、起泡性、凝胶性、组织性等特性，从而用于制备一些可食性功能高分子材料，并拓宽应用领域、提高其附加值。典型的产品有：功能食品用材料、膜制品、纤维制品、药物载体材料、粘合剂、涂料等领域。因此，以相对廉价的大豆蛋白为原料开发新型功能高分子材料是值得关注的高分子材料前沿领域。

磷灰石是组成人类及动物骨骼的重要矿物成分，也是人类很早认识并使用的一类通过离子键结合的天然无机高分子材料，在不同的生物质中，其结构或微量成分略有不同。HAP的来源限制了其大量应用。直到20世纪70年代，成功合成具有良好生物相容性的羟基磷灰石后，磷灰石作为人工合成材料被开始深入研究与应用。合成HAP可以根据需要制成不同的形态，如：粉体、涂层、纤维、晶须、薄膜、介孔材料、微球（实心、中空、多孔）材料等，从而可广泛应用于生物医用材料领域。但纯粹的HAP材料在使用时存在缺陷，如脆性大、不易加工成型、在生理环境中的抗疲劳强度不高。为了克服其缺点，人们将HAP与高分子材料复合，制备兼具HAP优良生物相容性和高分子材料良好力学性能的无机/有机复合材料。HAP与高分子复合时，高分子的来源对其结构与性能影响较大。合成高分子包括聚酰胺、聚酯、聚乙烯醇等，其具有良好的可塑性和力学性能，但生物活性不及天然高分子。HAP可与天然高分子有效复合，如：纤维素、淀粉、甲壳素、壳聚糖、肝素、蛋白、明胶等，制备成膜、支架、骨水泥、纳米微球等不同形态的复合材料，其特点是具有良好的生物相容性，在人体液中可逐渐降解并被吸收。

羟基磷灰石材料，不但能够用于生物医用材料，而且能够用于分离、分析检测、污染物处理等诸多领域，如：羟基磷灰石柱色谱被认为是生物大分子分离提纯领域最有效的技术之一。这是由于羟基磷灰石具有良好的离子交换性能，对大多数重金属离子，阴离子及有机污染物具有良好的吸附固定作用。且环境的协调性较好，在环境中分解后的产物钙和磷，可被植物吸收，不会造成二次污染，从而成为一种新型环境友好型功能材料，可用于污染土壤的修复、水体的治理等。总之，大豆蛋白和羟基磷灰石为生物相容性材料，并且具有成本低廉的特点。如何用它们制备具有特定结构、形貌，并拥有特殊性能的功能高分子材料是生物医用、环境友好高分子材料前沿领域之一。

发明内容

本发明目的是提供一种大豆蛋白复合羟基磷灰石网状高分子材料的制备方法；

本发明另一目的是提供该大豆蛋白复合羟基磷灰石网状高分子材料作为药物载体在药物控制释放中的应用。

一、大豆蛋白复合羟基磷灰石网状高分子材料的制备

以天然高分子大豆蛋白为基材，经充分分散后，采用原位法合成羟基磷灰石，并与大豆蛋白高分子进行有效复合，得到大豆蛋白复合羟基磷灰石网状高分子材料。具体制备工艺为：将大豆分离蛋白分散于分散液中得大豆分离蛋白分散液，将分散液在80~100℃的热水浴中处理2~6 h；再在搅拌下缓慢加入磷酸氢二铵溶液，搅拌20~60 min，然后缓慢滴加硝酸钙溶液，混合均匀后用氨水溶液调节混合液pH=7.0~8.0，继续搅拌1~5 h；撤走热水浴并继续搅拌6~18 h，离心分离，沉淀用蒸馏水洗至滤液无泡沫，冷冻干燥，得到大豆蛋白复合羟基磷灰石网状高分子材料。

分散液采用尿素水溶液或NaOH、KOH水溶液；大豆分离蛋白与分散液固液比为1:10~1:25 g/mL；为了使大豆分离蛋白充分分散，分散时间为3~15 h。

磷酸氢二铵的浓度为0.5~1.5 mol/L；磷酸氢二铵与大豆分离蛋白的质量比为0.5:1~3:1。

硝酸钙的浓度为0.5~2.5 mol/L；硝酸钙与磷酸氢二铵物质的量之比为3:5。

大豆蛋白复合羟基磷灰石网状高分子材料中，大豆分离蛋白与羟基磷灰石的质量比为1:1~1:1.5。

二、大豆蛋白复合羟基磷灰石网状高分子材料的结构表征

下面通过红外光谱、X射线衍射、热重分析、扫描电镜等对所制备的天然高分子大豆蛋白复合羟基磷灰石网状高分子材料的结构组成与微观形貌进行表征与分析。

1、红外光谱分析