CN105536045A - 一种丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层的制备方法，属于生物材料涂层技术领域。针对目前镁合金生物材料表面涂层与镁合金相容性较差，成膜性和延展性较低的问题，提供了一种通过将蛛丝与蚕丝混合溶解制备丝蛋白，通过丝蛋白中的抗氧化肽接枝聚乳酸薄膜，将抗氧化聚乳酸制备镁合金涂层来阻止其在体内腐蚀的速率，本发明制备的丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层具有良好的抗腐蚀性、和生物相容性，可使镁合金使用时长提高15～20%，通过蛛丝和蚕丝进行制备，绿色环保无污染。

Description

一种丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层的制备方法，属于生物材料涂层技术领域。
背景技术
随着人类骨损伤和骨缺损等创伤的增加和人类生活水平的提高，硬组织替代、骨固定和修复等生物材料逐渐引起人们的重视，传统硬组织替代和骨固定材料如不锈钢等金属材料生物相容性差，弹性模量与人骨相差很大，易产生应力遮挡效应，可使骨骼强度降低、愈合迟缓；而聚乳酸等高分子材料力学性能差，很难承受较大的负重。目前临床应用成功的钛合金可克服传统生物材料上述缺点，但钛合金为生物惰性材料，长期植入生物活性较差，而现有良好性能的镁合金有可能作为新的骨固定材料和植入材料。
镁合金作为一种异体物质植入人体内，在体内耐蚀性差，降解速率过快，所以需要通过许多可降解高分子材料被用作金属支架材料的涂层，一方面提高支架的生物相容性,一方面可以装载药品，抑制支架植入后的并发症。现有涂层通过胶原蛋白进行制备，虽然其生物相容性较强，但是胶原蛋白成膜较差，膜延展性较低，降解速率较快，而壳聚糖涂层与镁合金相容性较差，无法达到其作为涂层的效果等，所以需要一种可以耐腐蚀抗氧化，且生物相容性较高，安全无毒的镁合金涂层很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前镁合金生物材料表面涂层与镁合金相容性较差，成膜性和延展性较低的问题，提供了一种通过将蛛丝与蚕丝混合溶解制备丝蛋白，通过丝蛋白中的抗氧化肽接枝聚乳酸薄膜，将抗氧化聚乳酸制备镁合金涂层来阻止其在体内腐蚀的速率，大大提高其使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）收集新鲜蚕茧和蛛丝，按蛛丝与蚕丝质量比1：10，将其混合并置于清水中，在60～65℃下加热2～3h，随后收集混合蚕丝蛛丝，按固液质量比1:10，将其置于2g/L的胃蛋白酶溶液中，用冰醋酸溶液调节pH至5.5～6.0，搅拌混合升温加热至50～55℃，随后保温加热反应2～3h；
（2）待保温反应完成后，对其滴加质量浓度为75%硫酸铵溶液，控制滴加速度为2mL/min，待滴加至无沉淀析出后，对其趁热过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次，在45～50℃下干燥6～8h，制备得丝蛋白粉末；
（3）按重量份数计，选取35～65份质量浓度为98%的甲酸、20～35份的聚乙二醇和15～30份上述制备的丝蛋白粉末，搅拌混合制备得改性蛋白液并置于三角烧瓶中，随后按固液质量比1:5，将0.15～0.16mm的聚乳酸薄膜浸泡在改性蛋白液中，随后将三角烧瓶置于紫外辐照箱中，控制紫外灯与三角烧瓶距离为10～15cm；
（4）待调整灯距后，对其辐照箱中通氮气排除空气，打开紫外灯开关，使其辐照接枝25～30min，待接枝完成后，收集改性聚乳酸薄膜并用去离子水洗涤3～5次，在45～50℃下干燥6～8h后，按固液质量比1:8，将其置于二氯甲烷中，搅拌混合至其完全溶解，制备得聚乳酸涂层溶液；
（5）将镁合金生物材料表面分别用100#、200#、400#、600#、800#和1000#的金相砂纸一次打磨，随后置于质量浓度为10的碳酸氢钠溶液中浸泡15～20min，在将其取出用去离子水和无水乙醇分别洗涤3～5次，并将其置于上述制备的聚乳酸涂层溶液中，随后提拉成膜，使其自然晾干，即可制备得一种丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层具有良好的抗腐蚀性、和生物相容性，可使镁合金使用时长提高15～20%；
（2）本发明通过蛛丝和蚕丝进行制备，绿色环保无污染。
具体实施方式
首先收集新鲜蚕茧和蛛丝，按蛛丝与蚕丝质量比1：10，将其混合并置于清水中，在60～65℃下加热2～3h，随后收集混合蚕丝蛛丝，按固液质量比1:10，将其置于2g/L的胃蛋白酶溶液中，用冰醋酸溶液调节pH至5.5～6.0，搅拌混合升温加热至50～55℃，随后保温加热反应2～3h；待保温反应完成后，对其滴加质量浓度为75%硫酸铵溶液，控制滴加速度为2mL/min，待滴加至无沉淀析出后，对其趁热过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次，在45～50℃下干燥6～8h，制备得丝蛋白粉末；按重量份数计，选取35～65份质量浓度为98%的甲酸、20～35份的聚乙二醇和15～30份上述制备的丝蛋白粉末，搅拌混合制备得改性蛋白液并置于三角烧瓶中，随后按固液质量比1:5，将0.15～0.16mm的聚乳酸薄膜浸泡在改性蛋白液中，随后将三角烧瓶置于紫外辐照箱中，控制紫外灯与三角烧瓶距离为10～15cm；待调整灯距后，对其辐照箱中通氮气排除空气，打开紫外灯开关，使其辐照接枝25～30min，待接枝完成后，收集改性聚乳酸薄膜并用去离子水洗涤3～5次，在45～50℃下干燥6～8h后，按固液质量比1:8，将其置于二氯甲烷中，搅拌混合至其完全溶解，制备得聚乳酸涂层溶液；将镁合金生物材料表面分别用100#、200#、400#、600#、800#和1000#的金相砂纸一次打磨，随后置于质量浓度为10%碳酸氢钠溶液中浸泡15～20min，在将其取出用去离子水和无水乙醇分别洗涤3～5次，并将其置于上述制备的聚乳酸涂层溶液中，随后提拉成膜，使其自然晾干，即可制备得一种丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层。
实例1
首先收集新鲜蚕茧和蛛丝，按蛛丝与蚕丝质量比1：10，将其混合并置于清水中，在60℃下加热2h，随后收集混合蚕丝蛛丝，按固液质量比1:10，将其置于2g/L的胃蛋白酶溶液中，用冰醋酸溶液调节pH至5.5，搅拌混合升温加热至50℃，随后保温加热反应2h；待保温反应完成后，对其滴加质量浓度为75%硫酸铵溶液，控制滴加速度为2mL/min，待滴加至无沉淀析出后，对其趁热过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3次，在45℃下干燥6h，制备得丝蛋白粉末；按重量份数计，选取35份质量浓度为98%的甲酸、35份聚乙二醇和30份上述制备丝蛋白粉末，搅拌混合制备得改性蛋白液并置于三角烧瓶中，随后按固液质量比1:5，将0.15mm的聚乳酸薄膜浸泡在改性蛋白液中，随后将三角烧瓶置于紫外辐照箱中，控制紫外灯与三角烧瓶距离为10cm；待调整灯距后，对其辐照箱中通氮气排除空气，打开紫外灯开关，使其辐照接枝25min，待接枝完成后，收集改性聚乳酸薄膜并用去离子水洗涤3次，在45℃下干燥6h后，按固液质量比1:8，将其置于二氯甲烷中，搅拌混合至其完全溶解，制备得聚乳酸涂层溶液；将镁合金生物材料表面分别用100#、200#、400#、600#、800#和1000#的金相砂纸一次打磨，随后置于质量浓度为10%碳酸氢钠溶液中浸泡15min，在将其取出用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，并将其置于上述制备的聚乳酸涂层溶液中，随后提拉成膜，使其自然晾干，即可制备得一种丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层。
实例2
首先收集新鲜蚕茧和蛛丝，按蛛丝与蚕丝质量比1：10，将其混合并置于清水中，在62℃下加热2.5h，随后收集混合蚕丝蛛丝，按固液质量比1:10，将其置于2g/L的胃蛋白酶溶液中，用冰醋酸溶液调节pH至5.8，搅拌混合升温加热至52℃，随后保温加热反应2h；待保温反应完成后，对其滴加质量浓度为75%硫酸铵溶液，控制滴加速度为2mL/min，待滴加至无沉淀析出后，对其趁热过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤4次，在46℃下干燥7h，制备得丝蛋白粉末；按重量份数计，选取45份质量浓度为98%的甲酸、30份聚乙二醇和25份上述制备丝蛋白粉末，搅拌混合制备得改性蛋白液并置于三角烧瓶中，随后按固液质量比1:5，将0.16mm的聚乳酸薄膜浸泡在改性蛋白液中，随后将三角烧瓶置于紫外辐照箱中，控制紫外灯与三角烧瓶距离为12cm；待调整灯距后，对其辐照箱中通氮气排除空气，打开紫外灯开关，使其辐照接枝27min，待接枝完成后，收集改性聚乳酸薄膜并用去离子水洗涤4次，在47℃下干燥7h后，按固液质量比1:8，将其置于二氯甲烷中，搅拌混合至其完全溶解，制备得聚乳酸涂层溶液；将镁合金生物材料表面分别用100#、200#、400#、600#、800#和1000#的金相砂纸一次打磨，随后置于质量浓度为10%碳酸氢钠溶液中浸泡17min，在将其取出用去离子水和无水乙醇分别洗涤4次，并将其置于上述制备的聚乳酸涂层溶液中，随后提拉成膜，使其自然晾干，即可制备得一种丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层。
实例3
首先收集新鲜蚕茧和蛛丝，按蛛丝与蚕丝质量比1：10，将其混合并置于清水中，在65℃下加热3h，随后收集混合蚕丝蛛丝，按固液质量比1:10，将其置于2g/L的胃蛋白酶溶液中，用冰醋酸溶液调节pH至6.0，搅拌混合升温加热至55℃，随后保温加热反应3h；待保温反应完成后，对其滴加质量浓度为75%硫酸铵溶液，控制滴加速度为2mL/min，待滴加至无沉淀析出后，对其趁热过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤5次，在50℃下干燥8h，制备得丝蛋白粉末；按重量份数计，选取65份质量浓度为98%的甲酸、20份聚乙二醇和15份上述制备丝蛋白粉末，搅拌混合制备得改性蛋白液并置于三角烧瓶中，随后按固液质量比1:5，将0.16mm的聚乳酸薄膜浸泡在改性蛋白液中，随后将三角烧瓶置于紫外辐照箱中，控制紫外灯与三角烧瓶距离为15cm；待调整灯距后，对其辐照箱中通氮气排除空气，打开紫外灯开关，使其辐照接枝30min，待接枝完成后，收集改性聚乳酸薄膜并用去离子水洗涤5次，在50℃下干燥8h后，按固液质量比1:8，将其置于二氯甲烷中，搅拌混合至其完全溶解，制备得聚乳酸涂层溶液；将镁合金生物材料表面分别用100#、200#、400#、600#、800#和1000#的金相砂纸一次打磨，随后置于质量浓度为10%碳酸氢钠溶液中浸泡20min，在将其取出用去离子水和无水乙醇分别洗涤5次，并将其置于上述制备的聚乳酸涂层溶液中，随后提拉成膜，使其自然晾干，即可制备得一种丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层。

Claims (1)

1.一种丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）收集新鲜蚕茧和蛛丝，按蛛丝与蚕丝质量比1：10，将其混合并置于清水中，在60～65℃下加热2～3h，随后收集混合蚕丝蛛丝，按固液质量比1:10，将其置于2g/L的胃蛋白酶溶液中，用冰醋酸溶液调节pH至5.5～6.0，搅拌混合升温加热至50～55℃，随后保温加热反应2～3h；
（2）待保温反应完成后，对其滴加质量浓度为75%硫酸铵溶液，控制滴加速度为2mL/min，待滴加至无沉淀析出后，对其趁热过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次，在45～50℃下干燥6～8h，制备得丝蛋白粉末；
（3）按重量份数计，选取35～65份质量浓度为98%的甲酸、20～35份聚乙二醇和15～30份上述制备丝蛋白粉末，搅拌混合制备得改性蛋白液并置于三角烧瓶中，随后按固液质量比1:5，将0.15～0.16mm的聚乳酸薄膜浸泡在改性蛋白液中，随后将三角烧瓶置于紫外辐照箱中，控制紫外灯与三角烧瓶距离为10～15cm；
（4）待调整灯距后，对其辐照箱中通氮气排除空气，打开紫外灯开关，使其辐照接枝25～30min，待接枝完成后，收集改性聚乳酸薄膜并用去离子水洗涤3～5次，在45～50℃下干燥6～8h后，按固液质量比1:8，将其置于二氯甲烷中，搅拌混合至其完全溶解，制备得聚乳酸涂层溶液；
（5）将镁合金生物材料表面分别用100#、200#、400#、600#、800#和1000#的金相砂纸一次打磨，随后置于质量浓度为10％碳酸氢钠溶液中浸泡15～20min，在将其取出用去离子水和无水乙醇分别洗涤3～5次，并将其置于上述制备的聚乳酸涂层溶液中，随后提拉成膜，使其自然晾干，即可制备得一种丝蛋白改性聚乳酸镁合金活性涂层。
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