CN108498877A - 丝素蛋白抗菌骨科内固定材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及骨科内固定材料技术领域，尤其涉及丝素蛋白抗菌骨科内固定材料的制备方法，削口蚕茧煮沸脱胶后清洗干净，烘干后溶解于CaCl2·CH3CH2OH·H2O的三元溶液2h形成丝素溶液，透析、离心得到丝纤材料，真空干燥后将丝纤材料再次粉碎，放入六氟异丙醇与庆大霉素，装入模具内，置于甲醇中3d后，用纯水将甲醇替换成纯水、干燥，得到的抗菌材料加工成钉、板。本发明制备所得的材料，共混于丝素蛋白骨内固定材料中的抗生素，使该材料具备了抗菌功能；同时加入抗生素使该并没有降低该材料的生物力学特性与降解性能，客观上促进了丝素蛋白与六氟异丙醇的溶解。

Description

丝素蛋白抗菌骨科内固定材料的制备方法
技术领域
本发明涉及骨科内固定材料技术领域，尤其涉及丝素蛋白抗菌骨科内固定材料的制备方法。
背景技术
在目前骨科内固定材料中，以钛合金为主的金属内固定物仍然是骨科内固定治疗器械的首选材料，但由于金属材料其刚度强，易导致骨折部位局部应力遮挡，可能导致局部骨质疏、骨折不愈合。另外金属材料一般需要再次手术取出内固定物，加重了患者的心理、生理及经济负担。可吸收材料的出现避免了金属内固缺陷，为临床骨科内固定带来了新的选择。目前骨科临床常用的可吸收材料主要以聚乳酸为主，以聚乳酸为主的可吸收材料由于较好的生物相容性及力学特性以及可吸收性，应用于骨科临床表现出了独特的优越性，但由于聚乳酸材料的可吸收内固定物在降解过程中可产生一种酸性物质，可能导致局部皮肤感染甚至影响骨折愈合，因此远期疗效欠佳。因此有必要探讨一种新的可吸收材料的骨科内固定物。
目前已经有基于普通丝素蛋白骨科内固定材料的文献的报道。目前的普通丝素蛋白是利用三元溶液溶解体系及六氟异丙醇等溶剂对脱胶后蚕茧进行溶解，再用甲醇溶液处理，制备出具有力学特性的丝素蛋白骨科可吸收内固定材料；并利用一系列材料学方法对材料形貌、结构及功能进行系列化表征研究，为骨科可吸收内固定材料的选择提供依据。但现有的基于丝素蛋白的骨内固定可吸收材料不具备抗感染的功能，所以不能用于骨创伤中可疑感染的创面。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种丝素蛋白抗菌骨科内固定材料的制备方法，制备出一种具有抗菌功能和弹性模量与正常皮质骨接近的可降解丝素蛋白内固定材料，为可吸收抗菌内固定材料提供一种选择。
丝素蛋白抗菌骨科内固定材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)脱胶：去离子水煮沸后加入Na2CO3搅拌均匀形成质量浓度0.06％的溶液，按浴比w:v为1:50加入适量削口蚕茧煮沸脱胶3次，30min/次，脱胶后用去离子水清洗干净，烘箱内烘干后溶解于CaCl2·CH3CH2OH·H2O的三元溶液2h形成丝素溶液，三元溶液中CaCl2、CH3CH2OH、H2O摩尔比1：2：8；
(2)透析：将丝素溶液装入透析袋置于去离子水中4℃透析3天，即得丝素蛋白溶液；离心两次2，每次20min，18000rpm，得到丝纤材料，然后-20℃冷冻3天；
(3)再溶：真空干燥后将丝纤材料再次粉碎后装进针管中，放入六氟异丙醇与庆大霉素，丝纤材料、六氟异丙醇、庆大霉素按质量比1:4:1比例，得到具有抗菌性能的再生丝素溶液；
(4)成形：装入模具内，置于甲醇中3d后利用甲醇-水梯度作用，用纯水将甲醇替换成纯水，共分4次加入纯水，每次间隔1h，得到需要的棒材料，根据需要切成直径4mm、厚1mm的圆片状；
(5)在通风橱中干燥不少于1周，然后60℃烤箱中再干燥5天，得到的抗菌材料加工成钉、板。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明制备所得的材料，共混于丝素蛋白骨内固定材料中的抗生素，使该材料具备了抗菌功能；同时加入抗生素使该并没有降低该材料的生物力学特性与降解性能，客观上促进了丝素蛋白与六氟异丙醇的溶解。
附图说明
图1是金葡菌抑菌圈实验结果图；
图2是大肠杆菌抑菌圈实验结果图；
图3是降解率进行拟合图。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
丝素蛋白抗菌骨科内固定材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)脱胶：量取5000mL去离子水，煮沸后加入Na2CO33g搅拌均匀，浓度0.06％,，按浴比1:50(w:v)加入适量削口蚕茧煮沸脱胶3次，30min/次，脱胶后用去离子水清洗干净，烘箱内烘干后溶解于CaCl2·CH3CH2OH·H2O(摩尔比1：2：8)的三元溶液2h。
(2)透析：将丝素溶液装入透析袋置于去离子水中4℃透析3天，即得丝素蛋白溶液。离心：2*20min，18000rpm，-20℃冷冻3天。
(3)再溶：真空干燥后将丝纤材料再次粉碎后装进针管中，按1:4:1比例放入六氟异丙醇(HFIP)与庆大霉素，得到具有抗菌性能的再生丝素溶液。
(4)成形：装入模具内，置于甲醇中3d后利用甲醇-水梯度作用，用纯水将甲醇替换成纯水，共分4次加入纯水，每次间隔1h，得到需要的棒材料，根据需要切成直径4mm、厚1mm的圆片状。
(5)在通风橱中干燥至少1周，然后60℃烤箱中再干燥5天，得到的抗菌材料加工成钉、板。
产品性能测试：
1、抗菌功能：
如图1和图2所示，图1中为金葡菌，图2中为大肠杆菌，抑菌圈实验非常直观的说明了抗菌丝素蛋白材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有较好的抗菌性，其抑菌圈的直径分别是21.50±1.35mm、22.22±0.75mm。
2、降解实验：
抗菌丝素蛋白材料在浓度为1mg/ml的蛋白酶XIV中浸泡1周后就出现明显的降解，降解率为7.37±1.73％。经过8周后其降解率达到29.68±2.97％。如图3，对不同时间点的降解率进行曲线拟合后发现其符合三次方程：Y＝0.07563+1.112X-0.0154X2+0.000089X3(R2＝0.979)。据此预测其完全降解的时间约为8个月。
3、生物力学实验：抗菌组与普通组无明显差别。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.丝素蛋白抗菌骨科内固定材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)脱胶：去离子水煮沸后加入Na2CO3搅拌均匀形成质量浓度0.06％的溶液，按浴比w:v为1:50加入适量削口蚕茧煮沸脱胶3次，30min/次，脱胶后用去离子水清洗干净，烘箱内烘干后溶解于CaCl2·CH3CH2OH·H2O的三元溶液2h形成丝素溶液；
(2)透析：将丝素溶液装入透析袋置于去离子水中4℃透析3天，即得丝素蛋白溶液；离心两次2，每次20min，18000rpm，得到丝纤材料，然后-20℃冷冻3天；
(3)再溶：真空干燥后将丝纤材料再次粉碎后装进针管中，放入六氟异丙醇与庆大霉素，得到具有抗菌性能的再生丝素溶液；
(4)成形：装入模具内，置于甲醇中3d后利用甲醇-水梯度作用，用纯水将甲醇替换成纯水，共分4次加入纯水，每次间隔1h，得到需要的棒材料，根据需要切成直径4mm、厚1mm的圆片状；
(5)干燥得到的抗菌材料，加工成钉、板。
2.根据权利要求1所述的丝素蛋白抗菌骨科内固定材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述三元溶液中CaCl2、CH3CH2OH、H2O摩尔比1：2：8。
3.根据权利要求1所述的丝素蛋白抗菌骨科内固定材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述丝纤材料、六氟异丙醇、庆大霉素按质量比1:4:1比例。
4.根据权利要求1所述的丝素蛋白抗菌骨科内固定材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述干燥为，在通风橱中干燥不少于1周，然后60℃烤箱中再干燥5天。
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