[发明专利]一种活性元素掺杂的矿化胶原纳米纤维及其制备方法

说明书

本申请提供了一种活性元素掺杂的矿化胶原纳米纤维及其制备方法，所述矿化胶原纳米纤维由胶原纤维和针状羟基磷灰石晶体组成；所述羟基磷灰石晶体晶格中的部分钙元素被含有所述活性元素的阳离子取代，和/或，所述羟基磷灰石晶体晶格中的部分磷酸根被含有所述活性元素的阴离子取代。本申请制备工艺简单易行，得到的矿化胶原纳米纤维与高分子材料(胶原、PCL等)复合后得到的产品，可明显提升原始高分子材料的强度和刚度。此外，多种活性元素掺杂方案以满足骨修复过程中材料降解提供的抑制肿瘤、抗感染、免疫调节的细胞微环境。这为高分子骨修复材料的设计发展提供了良好的思路，为人类健康和社会发展带来更大的经济效益。

技术领域

本文涉及但不限于生物医用材料领域，尤其涉及但不限于一种活性元素掺杂的矿化胶原纳米纤维及其制备方法。

背景技术

天然骨主要是由无机成分和有机成分两大部分组成，其中无机成份主要是低结晶的羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)，而有机成分则主要由蛋白和多糖类物质构成。体外制备的仿生材料相较于天然骨材料，具有来源充足、低免疫原性的优点。选取钙磷元素作为主要成分模拟天然骨成分，乃至采用体外矿化方法模拟天然骨最小结构单元的骨材料有很多，能够起到较好的成骨诱导效果。

然而在临床需求上，骨缺损的修复不仅要考虑到骨再生性能，结合造成骨缺损的原因以及术后的修复需求，具有针对性的附加功能同样十分关键。天然骨中除了钙、磷这些主要成分以外，还存在多种微量元素，如镁、硅、锌等等。微量元素的引入不仅能够提升材料的成骨诱导能力，还能实现多种附加生物学功能。但是现有技术中合成微量元素掺杂的矿化胶原的方法复杂繁琐，并且得到的也并非纤维形式的矿化胶原，极大限制了此类人工合成材料的发展和应用。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本申请的保护范围。

本发明涉及一种原位共组装多活性元素掺入矿化胶原纳米纤维制备方法，在分子水平上由胶原蛋白组装成模板调控纳米钙磷盐的原位沉积和共组装。

本申请提供了一种活性元素掺杂的矿化胶原纳米纤维，所述活性元素掺杂的矿化胶原纳米纤维由胶原纤维和针状羟基磷灰石晶体组成；

所述羟基磷灰石晶体晶格中的部分钙元素被含有所述活性元素的阳离子取代，

和/或，所述羟基磷灰石晶体晶格中的部分磷酸根被含有所述活性元素的阴离子取代；活性元素的阴离子可以为活性元素阴离子含氧酸根；

所述活性元素包括硅、硒、镁、锌、锶、银、铁(三价铁)和铜(二价铜)中的任意一种或更多种；

钙元素与含有所述活性元素阳离子的化学计量数，与所述磷酸根和含有所述活性元素阴离子之和的化学计量数的比为(1.45:1)至(1.8:1)；

含有所述活性元素阳离子与所述钙离子的摩尔比(5至8):(92至95)；含有所述活性元素阴离子与所述磷酸根的摩尔比(5至7):(93至95)。

在本申请提供的一种实施方式中，所述活性元素阳离子和所述活性元素阴离子的含量可以为0。

在本申请提供的一种实施方式中，所述活性元素掺杂的矿化胶原纳米纤维的平均长度为250nm至300nm；

在本申请提供的一种实施方式中，所述活性元素掺杂的矿化胶原纳米纤维的平均直径为5nm至7nm。

又一方面，本申请提供了上述的活性元素掺杂的矿化胶原纳米纤维的制备方法，包括：使用原位共组装法制备所述活性元素掺杂的矿化胶原纳米纤维，在加入钙盐离子时同时加入包含活性元素的阳离子，和/或，在加入磷酸根离子时同时加入包含活性元素的阴离子。

在本申请提供的一种实施方式中，活性元素掺杂的矿化胶原纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：