一种生物玻璃纤维及其加载与释放蛋白质的方法技术

本发明专利技术公开了一种生物玻璃纤维及其加载与释放蛋白质的方法。该方法通过生物玻璃在模拟体液中的矿化性能，有效的促进了蛋白质的加载量以及实现了其可持续的释放功能。本发明专利技术制备方法简单，原料成本低廉，整个制备过程在空气气氛中进行，无需特殊装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物玻璃纤维及其加载与释放蛋白质的方法，用于骨组织修复。
技术介绍
生物玻璃自从1969年被Hench专利技术以来，由于其在体液环境中矿化形成类骨的羟基磷灰石层具有较强的骨连接性能，作为骨组织支架材料在组织工程领域得到广泛应用。很多制备技术被用于制备不同结构的生物玻璃支架材料，其中通过溶胶-凝胶结合静电纺丝方法制备的纤维结构引起了极大的关注。该结构的生物玻璃具有极大的比表面积与大通孔的3D网络结构，不仅能较快的释放无机盐离子以及蛋白质的快速吸脱附优良性能，而且能促进细胞的快速粘附、迁移、从而极大的促进了其成骨组织修复能力。为了获得优异生物医学性能,在支架材料装载功能因子尤其多功能蛋白以及后续可持续稳定的释放具有重要的意义。然后生物玻璃纤维表面孔的大小很难匹配大分子蛋白尺寸，因为大分子蛋白只能以物理吸附的方式附着在生物玻璃纤维的表面，这样就造成装载效率低以及突释等不良性能，有可能还会降低这个治疗效果。因此，实现蛋白质的高效装载与可持续的释放功能在骨组织工程领域具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种生物玻璃纤维及其加载与释放蛋白质的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种生物玻璃纤维，通过以下方法制备得到：(1)将1.67g正硅酸四乙酯、0.675g硝酸钙、0.208g磷酸三乙酯溶解在17ml乙醇与300ul去离子水组成的混合溶液中，加入0.2mL质量分数≥99％的醋酸作为催化剂，室温下搅拌2小时得到均匀溶液；(2)在步骤(1)配制的均质溶液中加入3ml二甲基甲酰胺，搅拌均匀，然后加入0.8g分子量1300000的PVP粉末，继续在室温下搅拌2小时，得到均匀的透明的纺丝溶胶。(3)以接地的带有铝箔的平板作为接收装置，利用纺丝溶胶进行纺丝，流速控制在0.3ml/h，电压值范围为6-8kV，将纺出的复合纤维在鼓风干燥箱内80℃干燥12h；(4)将干燥好的复合纤维放入坩埚在烧结炉中热处理，在空气中以5℃/min升温速率到600℃，保温3小时，得到生物玻璃纤维。一种生物玻璃纤维的蛋白质加载与释放方法，所述加载方法为：配制BSA浓度为2mg/ml的SBF溶液，然后将生物玻璃纤维放在模拟体液(SBF)中加载30h，离心干燥，即得到加载蛋白的纤维材料。所述蛋白质释放方法为：将加载蛋白的纤维材料放在PBS(pH＝7.4)溶液中释放。本专利技术的有益效果在于：本专利技术制备方法简单，原料成本低廉，整个制备过程在空气气氛中进行，无需特殊装置，所需设备简单。本专利技术简单调整溶液加载办法，实现了大分子蛋白的可控装载与释放性能，极大丰富了静电纺丝生物玻璃纤维材料在骨组织工程领域功能化。附图说明图1是产物生物玻璃纳米纤维的烧结前后SEM照片；图2是产物生物玻璃纳米纤维不同方式加载蛋白的傅里叶红外光谱图；图3是产物生物玻璃纳米纤维不同加载方式加载量图；图4是产物不同加载方式下蛋白的释放曲线图。具体实施方式下面结合实施例和附图对专利技术作进一步说明；本实施例中，以BSA分子模拟蛋白来验证其释放速率。实施例1一种生物玻璃的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将1.67g正硅酸四乙酯、0.675g硝酸钙、0.208g磷酸三乙酯溶解在17ml乙醇与300ul去离子水的混合溶液中，加入0.2mL质量分数≥99％的醋酸作为催化剂，室温下搅拌2小时得到均匀溶液；(2)在(1)中溶液加入3ml二甲基甲酰胺搅拌均匀，然后加入0.8g分子量1300000的PVP粉末，继续在室温下搅拌2小时，得到均匀的透明的溶胶。(3)用注射器吸取5mL纺丝溶胶，并将注射器放置于注射泵上，流速控制在0.3ml/h之间；将金属针头通过医用硅胶软管与注射器相连，轻轻推动注射器以排出空气；以接地的带有铝箔的平板作为接收装置，将洁净的收集衬底固定在接收装置上，并且使金属针头与高压电源相连，调节电压值范围为6-8kV，配以卤钨灯和高速摄像机观察纺丝过程，将纺出的复合纤维在鼓风干燥箱内80℃干燥12h；(4)将干燥好的复合纤维放入坩埚在烧结炉中热处理，在空气中以5℃/min升温速率到600℃，保温3小时，得到生物玻璃纳米纤维。图1为生物玻璃纳米纤维烧结前后的SEM图片，其中图1(a)为烧结前纤维形貌，平均直径为220nm，图1(b)为烧结后纤维的形貌，平均直径为190nm，可以得出在600℃烧结后依然保持了连续的纤维结构特点，只是由于有机物以及水分被烧掉了，纤维尺寸所有减少。实施例2本实施例用实施例1制备的生物玻璃纳米纤维对BSA蛋白进行加载和释放，具体如下：配制BSA浓度为2mg/ml的SBF溶液和BSA浓度为2mg/ml的PBS溶液，然后将生物玻璃纤维分别放在上述两个溶液中加载30h，离心干燥，即得到加载蛋白的纤维材料A和B。图2为生物玻璃纤维A和B分别在SBF溶液与pbs溶液中加载BSA蛋白质30小时后的傅里叶红外光谱图，由图可知在SBF溶液中加载量是大于PBS溶液中的加载量；图3是通过紫外可见分光光度计测量出两种加载方式下的BSA蛋白的加载量。将加载蛋白的纤维材料A和B放在PBS(pH＝7.4)溶液中释放。图4为两种加载方式下的BSA蛋白的释放曲线，将等量的产物放在同样等量的磷酸缓冲溶液中(PBS，pH＝7.4)释放，每隔一段时间，分别取上清液，用紫外可见分光光度计测量上清液的BSA蛋白即释放量。从图4中可以看出，在相同的时间内，直接在pbs溶液中加载方式下，其释放量较大，具有较快的释放速率，然后在SBF溶液中加载方式下，其释放量以及释放率依次减小，分析其原因主要是生物玻璃纤维在SBF溶液中其表面会矿化，将BSA蛋白固定在表面，进而在PBS溶液中释放的时候，其速率会减慢。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物玻璃纤维，其特征在于，通过以下方法制备得到：(1)将1.67g正硅酸四乙酯、0.675g硝酸钙、0.208g磷酸三乙酯溶解在17ml乙醇与300ul去离子水组成的混合溶液中，加入0.2mL质量分数≥99％的醋酸作为催化剂，室温下搅拌2小时得到均匀溶液；(2)在步骤(1)配制的均质溶液中加入3ml二甲基甲酰胺，搅拌均匀，然后加入0.8g分子量1300000的PVP粉末，继续在室温下搅拌2小时，得到均匀的透明的纺丝溶胶。(3)以接地的带有铝箔的平板作为接收装置，利用纺丝溶胶进行纺丝，流速控制在0.3ml/h，电压值范围为6‑8kV，将纺出的复合纤维在鼓风干燥箱内80℃干燥12h；(4)将干燥好的复合纤维放入坩埚在烧结炉中热处理，在空气中以5℃/min升温速率到600℃，保温3小时，得到生物玻璃纤维。

【技术特征摘要】
1.一种生物玻璃纤维，其特征在于，通过以下方法制备得到：(1)将1.67g正硅酸四乙酯、0.675g硝酸钙、0.208g磷酸三乙酯溶解在17ml乙醇与300ul去离子水组成的混合溶液中，加入0.2mL质量分数≥99％的醋酸作为催化剂，室温下搅拌2小时得到均匀溶液；(2)在步骤(1)配制的均质溶液中加入3ml二甲基甲酰胺，搅拌均匀，然后加入0.8g分子量1300000的PVP粉末，继续在室温下搅拌2小时，得到均匀的透明的纺丝溶胶。(3)以接地的带有铝箔的平板作为接收装置，利用纺丝溶胶进行纺丝，流速控制在0....

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔，李杨杨，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33