[发明专利]一种具有三维结构的丝素蛋白/羟基磷灰石复合支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有三维结构的丝素蛋白/羟基磷灰石复合支架及其制备方法，属于骨组织工程支架制备领域。

背景技术

骨损伤疾病是在临床医学中较为普遍的损伤。随着组织工程学的发展，改善了传统骨修复手段所存在的弊端。其中，支架材料在骨组织工程领域中具有相对重要的地位，利用三维支架为细胞的生长、繁殖和骨骼组织的修复提供了良好的根本和条件。单纯的一种物质并没有办法满足组织工程对支架材料的需求，因此就需要将具有多元特性的不同材料进行复合，通过将这些材料的特性进行相互混合形成全新的、能够满足实际应用的复合材料，这也是当前支架材料研究中的热点。

随着组织工程领域的飞速发展，羟基磷灰石是现如今被认为最具潜力和有医学应用可能性的骨组织代替材料，但由于缺乏抗疲劳性能与生物活性不足等因素，应用有一定的限制。

丝素是一种源于蚕丝的天然高分子材料，随着对其独特氨基酸组成及结晶结构等理化特性研究的深入，尤其是近年来蚕丝多用途开发向高新技术的渗透，国内外对丝素的应用正从传统的纺织领域积极向化妆品、食品等领域扩展，在生物医学领域的探索，如利用丝素蛋白来制造药物缓释剂、生物传感器、隐形眼镜及皮肤、血管等人工器官等，受到广泛关注，已取得了一系列的基础研究成果，显示了巨大的应用潜力，可是未见有将其用于骨支架的报道。

将丝素蛋白与羟基磷灰石机械混合形成的复合支架已有报道，但所用的丝素蛋白与羟基磷灰石机械混合形成的复合材料是通过粒滤、发泡、冷冻干燥等方法制备而成，该复合材料存在结构单一，孔径不均等技术问题，因此用该复合材料制备复合支架存在很大问题，包括支架形状结构难以控制、支架孔隙连通率低、造孔材料难以清除等。

而本发明首先由原位矿化过程在丝素蛋白分子上沉积羟基磷灰石获得有机无机复合的均一粉体材料，接着利用三维打印技术有效成型该复合的均一粉体形成具有可定制形状结构的支架，从而满足骨组织工程支架的要求。

综上，三维打印技术可以通过改变切层的网格填充方式和孔隙大小来调节支架材料的孔隙率和孔结构，制备出具有高孔隙率、较好的孔连通性，可控的力学性能的骨修复复合材料支架，从而有利于成骨诱导、分化，细胞黏附、迁移、增殖，创建适应成骨相关细胞生长需要的微环境。

因此，与现有技术的同类产品进行对比，本发明利用的三维打印技术能够更好的满足骨组织工程支架“一结构，一支架”的要求。

发明内容

本发明的目的之一是为了解决上述丝素蛋白与羟基磷灰石机械混合形成的复合材料存在的结构单一，孔径不均等技术问题，首先提供一种丝素蛋白/羟基磷灰石白色复合粉体，该丝素蛋白/羟基磷灰石白色复合粉体具有粒径均一等特点。

本发明的目的之二是为了解决传统的丝素蛋白/羟基磷灰石复合支架形状结构难以控制、支架孔隙连通率低、造孔材料难以清除等技术问题，而利用上述的丝素蛋白/羟基磷灰石白色复合粉体制备一种具有三维结构的丝素蛋白/羟基磷灰石复合支架，该具有三维结构的丝素蛋白/羟基磷灰石复合支架，由于利用三维打印技术，有效地控制最终所得的复合支架的内部结构，得到具有高孔隙率、较好的孔连通性，可控的力学性能的骨修复复合材料支架，即最终所得的复合支架具有孔径可调，形貌可控，“一结构，一支架”的优点，从而提高复合支架的生物学性能，从而有利于成骨诱导、分化，细胞黏附、迁移、增殖。克服了现有技术中存在的结构问题。

本发明的技术方案

一种丝素蛋白/羟基磷灰石白色复合粉体，通过包括如下步骤的方法制备而成：

（1）、蚕茧去除蚕蛹，清理蚕茧表面杂物

将蚕茧浸入浓度为0.5g/L的Na₂CO₃水溶液中，100℃水煮60min进行脱胶，取出脱胶后所得的蚕丝，用去离子水洗涤3次，然后60℃真空干燥，得到蚕丝，室温下干燥保存备用；

蚕茧和浓度为0.5g/L的Na₂CO₃水溶液的用量，按蚕茧：浓度为0.5g/L的Na₂CO₃水溶液为4.3g：500ml的比例计算；

（2）、蚕丝溶液的制备

首先，将CaCl₂、CH₃CH₂OH和去离子水按摩尔比计算，即CaCl₂：CH₃CH₂OH：去离子水为1：2：8的比例进行混合均匀，得到三元混合溶液；