[发明专利]一种羟基磷灰石/相转变溶菌酶涂层杂化材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种羟基磷灰石/相转变溶菌酶涂层杂化材料及其制备方法，通过模拟自然界生物矿化，以溶菌酶为蛋白质模板，利用其表面丰富的功能性基团将钙离子螯合至基材表面，再通过静电作用在体外模拟生物矿化过程，成功诱导羟基磷灰石的成核并结晶，制备出与天然骨成分相近、结构相似的羟基磷灰石/相转变溶菌酶涂层杂化材料。本发明羟基磷灰石/相转变溶菌酶涂层杂化材料机械稳定性强、表面积大、生物相容性良好、骨传导性高，可作为组织修复材料指引新组织的形成和骨的诱导矿化，有望成为新型的硬组织替代材料，且制备过程简单、条件温和、晶体形貌可控、绿色环保、成本低廉，适用于在多种基材表面制备羟基磷灰石，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于骨组织修复材料的制备技术领域，具体涉及一种利用相转变溶菌酶制备的羟基磷灰石涂层杂化材料及制备方法。

背景技术

羟基磷灰石(HAp)，分子式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，是一种由有机和无机纳米杂化体所组成的复合物，与人体和动物硬组织骨、牙齿的无机基质具有相似的组成，具有良好的生物相容性、生物活性、骨传导和骨结合能力，在当代生物医学与组织工程学中都有巨大的潜在应用前景。然而，目前所制备的羟基磷灰石材料大多都是惰性的、缺乏界面活性，因此成功的制备出具有生物活性的羟基磷灰石有机-无机杂化材料的关键在于设计出一种具备灵活可控的界面粘附模板材料。目前许多学者采用胶原蛋白、丝素蛋白、壳聚糖、甲克素等为仿生矿化模板诱导羟基磷灰石的生成。但是这些制备技术仍然存在价格昂贵、生物降解快、机械强度低、制备成分不单一、工艺复杂，并且适用于少数基材以及原材料来源单一等缺点，因此开发一种新型、简单、绿色环保，且适用于多种基材的生物涂层用于仿生矿化制备羟基磷灰石的技术仍是科学家们面临的一项挑战。简而言之，对于生物矿化来说开发具有生物功能化的有机和无机材料仍然是一个至关重要的挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种操作简单、绿色环保、具有普适性的羟基磷灰石/相转变溶菌酶涂层杂化材料的制备方法。

解决上述技术问题所采用羟基磷灰石/相转变溶菌酶涂层杂化材料的制备方法为：在基材表面负载溶菌酶相转变产物或粘附溶菌酶二维纳米薄膜后，将基材浸入氯化钙水溶液中螯合钙离子，然后将螯合钙离子的基材浸入模拟体液或模拟唾液中，在密闭条件下37～70℃孵化7～14天，得到羟基磷灰石/相转变溶菌酶涂层杂化材料。

上述在基材表面负载溶菌酶相转变产物的方法与公布号CN 105039953 A的发明专利申请公开的方法相同；在基材表面粘附溶菌酶二维纳米薄膜的方法与公布号CN105153443 A的发明专利申请中公开的在基材表面形成生物蛋白质二维纳米薄膜(即溶菌酶二维纳米薄膜)的方法相同。

上述制备方法中，优选将基材浸入氯化钙水溶液中浸泡48小时，且每隔12小时更换一次氯化钙水溶液，用以螯合钙离子，其中所述氯化钙水溶液中氯化钙的浓度为0.002～2mol/L，优选氯化钙的浓度为0.01～0.05mol/L。

上述制备方法中，进一步优选在密闭条件下70℃孵化7天。

上述的基材为Au、Ag、Cu、Pt、Ti、Si、SiO₂、ITO、石英、云母、玻璃、牙齿、ZrO₂、聚对苯二甲酸、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、医用导管、木材、碳纤维、棉纤维、陶瓷中的任意一种。

本发明通过模拟自然界生物矿化，以化学性质稳定、易于改性的天然生物大分子溶菌酶为蛋白质模板，成功的利用其表面丰富的功能性基团通过螯合作用将钙离子固定至基材表面，之后通过静电相互作用力在体外进行模拟生物矿化的过程成功诱导羟基磷灰石(HAp)的成核并结晶，制备出与天然骨成分相近、结构相似且机械强度高、表面积大、生物活性好的生物活性涂层材料——羟基磷灰石/相转变溶菌酶涂层杂化材料(HAp@PTL)。