CN105617463A - 一种聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架的制备方法，属于生物技术领域。本发明通过收集蛛丝，经浸泡、干燥后，与甲酸溶液混合水浴加热，再进行透析、离心处理得高纯蛛丝蛋白，与聚乳酸等物质混合浓缩后，加入聚磷酸钙中对其进行复合改性制得生物骨支架。本发明的有益效果是：本发明制备方法简单，所得产品弹性模量高，不易变形，受力时间长，与组织相容性好；降解速率高于其他产品12%以上，脆性小，可有效加速骨的愈合。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架的制备方法，属于生物技术领域。
背景技术
每年由于各种创伤、感染、肿瘤或先天性疾病等原因而造成骨折、骨缺损的患者全世界达几百万人。医学临床上用自体骨及异体骨移植来修复骨缺损，虽解决了生物相容性问题，但会增加患者的痛苦或增加感染的机会，而移植所需的人体骨也不易获取。因此，研制人们研制出了理想的骨缺损修复材料。目前，在医学领域中常用的骨缺损修复的支架材料主要包括聚磷酸钙材料、高分子材料及复合材料等。由于高分子材料具有一定的生物相容性、可降解性、易于加工成型、一定的力学强度、降解产物无毒等特性，在作为骨修复支架材料方面已取得较好的效果且应用广泛。但由于其弹性模量低，受力时间长时支架容易变形，导致种植细胞损伤，降解时间长，且降解过程中所产生的酸性代谢产物会降低支架周围组织pH值，引起体内产生炎症，不利于细胞修复，导致骨修复失败，从而在一定程度上限制了其的应用。聚磷酸钙是研制的一种新型无机修复材料，它是一种无机聚合物，元素组成与自然骨的无机质相似，磁场刺激可以加速骨的愈合过程，将二者复合既可以解决生物相容性问题，又可起到诱导或刺激新骨形成的作用。聚磷酸钙作为组织工程支架材料已逐渐成为研究的热点，但它也存在降解速率慢、脆性大等问题。因此在此基础上研究出一种降解速率快、脆性小，骨缺损修复效果好的骨缺损修复材料，具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对以高分子材料作为骨缺损修复的支架材料，由于其弹性模量低，受力时间长时支架容易变形，导致种植细胞损伤，降解时间长，且以聚磷酸钙作为骨缺损修复的支架材料，降解速率慢，脆性大的弊端，提供了一种通过收集蛛丝，经浸泡、干燥后，与甲酸溶液混合水浴加热，再进行透析、离心处理得高纯蛛丝蛋白，与聚乳酸等物质混合浓缩后，加入聚磷酸钙中对其进行复合改性制得生物骨支架的方法。本发明所得产品弹性模量高、脆性小，降解速率高于其他产品12%以上，与组织相容性好。
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）收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡蒸馏水中2～3h，随后在20～30℃下干燥40～48h，收集干燥蛛丝，按固液质量比1:10，将干燥蛛丝置于质量分数为1%的甲酸溶液中，在65～70℃下水浴加热24～30h；
（2）待加热完成后，将溶液置于透析膜中，于0～5℃下透析处理2～3天，随后收集透析蛛丝蛋白，将其置于离心机中，以2000～2500r/min高速离心分离，收集下层沉淀，得高纯蛛丝蛋白；
（3）按重量份数计，选取5～25份聚乳酸、25～35份丙酮和20～25份上述制备的高纯蛛丝蛋白和30～35份甲酸，搅拌混合并旋转蒸发至原有体积的1/10，得复合蛛丝蛋白液；
（4）按重量份数计，选取25～35份上述制备的复合蛛丝蛋白液、62～67份磷酸钙粉末和3～8份碳酸氢铵，搅拌混合并置于60～65℃水浴加热处理，待搅拌至产生的气泡大小均一后，将其填充至不锈钢模具中，所述不锈钢模具规格为5mm×5mm×5mm；
（5）填充完毕，用液氮将其冷却至-85～-80℃，22～24h后以3℃/min程序升温至5℃下真空干燥，即可制备得一种聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架。
本发明制得的聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架弯曲强度为121～124MPa，弯曲模量为7.21～7.25GPa，抗折强度达8.9～12.3MPa，气孔率达41.2～42.75%。
本发明的应用方法：将本发明的聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架和自体骨分别用于狗体上颚骨的修复，4～6个月后，通过扫描电镜观察，长入该生物骨支架中的骨组织比植入自体骨的量多，与组织相容性好，降解速率高于其他产品12%以上，脆性小，可有效加速骨的愈合。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备方法简单，所得产品弹性模量高，不易变形，受力时间长，与组织相容性好；
（2）降解速率高于其他产品12%以上，脆性小，可有效加速骨的愈合。
具体实施方式
首先收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡蒸馏水中2～3h，随后在20～30℃下干燥40～48h，收集干燥蛛丝，按固液质量比1:10，将干燥蛛丝置于质量分数为1%的甲酸溶液中，在65～70℃下水浴加热24～30h；待加热完成后，将溶液置于透析膜中，于0～5℃下透析处理2～3天，随后收集透析蛛丝蛋白，将其置于离心机中，以2000～2500r/min高速离心分离，收集下层沉淀，得高纯蛛丝蛋白；再按重量份数计，选取5～25份聚乳酸、25～35份丙酮和20～25份上述制备的高纯蛛丝蛋白和30～35份甲酸，搅拌混合并旋转蒸发至原有体积的1/10，得复合蛛丝蛋白液；按重量份数计，选取25～35份上述制备的复合蛛丝蛋白液、62～67份磷酸钙粉末和3～8份碳酸氢铵，搅拌混合并置于60～65℃水浴加热处理，待搅拌至产生的气泡大小均一后，将其填充至不锈钢模具中，所述不锈钢模具规格为5mm×5mm×5mm；最后填充完毕，用液氮将其冷却至-85～-80℃，22～24h后以3℃/min程序升温至5℃下真空干燥，即可制备得一种聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架。
实例1
首先收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡蒸馏水中2h，随后在20℃下干燥40h，收集干燥蛛丝，按固液质量比1:10，将干燥蛛丝置于质量分数为1%的甲酸溶液中，在65℃下水浴加热24h；待加热完成后，将溶液置于透析膜中，于0℃下透析处理2天，随后收集透析蛛丝蛋白，将其置于离心机中，以2000r/min高速离心分离，收集下层沉淀，得高纯蛛丝蛋白；再按重量份数计，选取5份聚乳酸、35份丙酮和25份上述制备的高纯蛛丝蛋白和35份甲酸，搅拌混合并旋转蒸发至原有体积的1/10，得复合蛛丝蛋白液；按重量份数计，选取25份上述制备的复合蛛丝蛋白液、67份磷酸钙粉末和8份碳酸氢铵，搅拌混合并置于60℃水浴加热处理，待搅拌至产生的气泡大小均一后，将其填充至不锈钢模具中，所述不锈钢模具规格为5mm×5mm×5mm；最后填充完毕，用液氮将其冷却至-85℃，22h后以3℃/min程序升温至5℃下真空干燥，即可制备得一种聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架。
将本发明的聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架和自体骨分别用于狗体上颚骨的修复，4个月后，通过扫描电镜观察，长入该生物骨支架中的骨组织比植入自体骨的量多，与组织相容性好，降解速率高于其他产品12.3%，脆性小，可有效加速骨的愈合。制得的聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架弯曲强度为121MPa，弯曲模量为7.21GPa，抗折强度达8.9MPa，气孔率达41.2%。
实例2
首先收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡蒸馏水中2h，随后在25℃下干燥44h，收集干燥蛛丝，按固液质量比1:10，将干燥蛛丝置于质量分数为1%的甲酸溶液中，在68℃下水浴加热27h；待加热完成后，将溶液置于透析膜中，于3℃下透析处理3天，随后收集透析蛛丝蛋白，将其置于离心机中，以2250r/min高速离心分离，收集下层沉淀，得高纯蛛丝蛋白；再按重量份数计，选取15份聚乳酸、30份丙酮和23份上述制备的高纯蛛丝蛋白和32份甲酸，搅拌混合并旋转蒸发至原有体积的1/10，得复合蛛丝蛋白液；按重量份数计，选取30份上述制备的复合蛛丝蛋白液、65份磷酸钙粉末和5份碳酸氢铵，搅拌混合并置于63℃水浴加热处理，待搅拌至产生的气泡大小均一后，将其填充至不锈钢模具中，所述不锈钢模具规格为5mm×5mm×5mm；最后填充完毕，用液氮将其冷却至-83℃，23h后以3℃/min程序升温至5℃下真空干燥，即可制备得一种聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架。
将本发明的聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架和自体骨分别用于狗体上颚骨的修复，5个月后，通过扫描电镜观察，长入该生物骨支架中的骨组织比植入自体骨的量多，与组织相容性好，降解速率高于其他产品13.1%，脆性小，可有效加速骨的愈合。制得的聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架弯曲强度为123MPa，弯曲模量为7.23GPa，抗折强度达10.7MPa，气孔率达41.9%。
实例3
首先收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡蒸馏水中3h，随后在30℃下干燥48h，收集干燥蛛丝，按固液质量比1:10，将干燥蛛丝置于质量分数为1%的甲酸溶液中，在70℃下水浴加热30h；待加热完成后，将溶液置于透析膜中，于5℃下透析处理3天，随后收集透析蛛丝蛋白，将其置于离心机中，以2500r/min高速离心分离，收集下层沉淀，得高纯蛛丝蛋白；再按重量份数计，选取25份聚乳酸、25份丙酮和20份上述制备的高纯蛛丝蛋白和30份甲酸，搅拌混合并旋转蒸发至原有体积的1/10，得复合蛛丝蛋白液；按重量份数计，选取35份上述制备的复合蛛丝蛋白液、62份磷酸钙粉末和3份碳酸氢铵，搅拌混合并置于65℃水浴加热处理，待搅拌至产生的气泡大小均一后，将其填充至不锈钢模具中，所述不锈钢模具规格为5mm×5mm×5mm；最后填充完毕，用液氮将其冷却至-80℃，24h后以3℃/min程序升温至5℃下真空干燥，即可制备得一种聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架。
将本发明的聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架和自体骨分别用于狗体上颚骨的修复，6个月后，通过扫描电镜观察，长入该生物骨支架中的骨组织比植入自体骨的量多，与组织相容性好，降解速率高于其他产品13.9%，脆性小，可有效加速骨的愈合。制得的聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架弯曲强度为124MPa，弯曲模量为7.25GPa，抗折强度达12.3MPa，气孔率达42.75%。
Claims (1)
1.一种聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡蒸馏水中2～3h，随后在20～30℃下干燥40～48h，收集干燥蛛丝，按固液质量比1:10，将干燥蛛丝置于质量分数为1%的甲酸溶液中，在65～70℃下水浴加热24～30h；
（2）待加热完成后，将溶液置于透析膜中，于0～5℃下透析处理2～3天，随后收集透析蛛丝蛋白，将其置于离心机中，以2000～2500r/min高速离心分离，收集下层沉淀，得高纯蛛丝蛋白；
（3）按重量份数计，选取5～25份聚乳酸、25～35份丙酮和20～25份上述制备的高纯蛛丝蛋白和30～35份甲酸，搅拌混合并旋转蒸发至原有体积的1/10，得复合蛛丝蛋白液；
（4）按重量份数计，选取25～35份上述制备的复合蛛丝蛋白液、62～67份磷酸钙粉末和3～8份碳酸氢铵，搅拌混合并置于60～65℃水浴加热处理，待搅拌至产生的气泡大小均一后，将其填充至不锈钢模具中，所述不锈钢模具规格为5mm×5mm×5mm；
（5）填充完毕，用液氮将其冷却至-85～-80℃，22～24h后以3℃/min程序升温至5℃下真空干燥，即可制备得一种聚乳酸复合漏斗蛛丝蛋白改性聚磷酸钙生物骨支架。
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|---|---|---|---|---|
| CN107050528A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-18 | 重庆工程职业技术学院 | 具有骨修复的仿骨材料的制备方法 |
| CN110028569A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-19 | 东华大学 | 一种天然蜘蛛丝蛋白粉的制备方法 |
| WO2019151440A1 (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Ｓｐｉｂｅｒ株式会社 | タンパク質成形体の製造方法、タンパク質溶液の製造方法及びタンパク質の製造方法 |
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2016
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| CN107050528B (zh) * | 2017-05-05 | 2018-02-16 | 重庆工程职业技术学院 | 具有骨修复的仿骨材料的制备方法 |
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