介孔硅酸钙镁‑京尼平交联小麦蛋白支架、载姜黄素支架及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了介孔硅酸钙镁‑京尼平交联小麦蛋白支架、载姜黄素支架及制备方法和应用。介孔硅酸钙镁‑京尼平交联小麦蛋白支架的制备方法包括：(1)将介孔硅酸钙镁、小麦蛋白和致孔剂混合得固体混合料；(2)将固体混合料压制成型，与浓度为6‑14mmol/L的京尼平溶液混合交联得前体；(3)将前体浸泡于溶剂中去除致孔剂，冷冻干燥即可。载姜黄素支架的制备方法包括：将上述支架浸没在姜黄素溶液中吸附姜黄素即得。本发明专利技术的介孔硅酸钙镁‑京尼平交联小麦蛋白支架具有优异的生物活性和降解性能，可促进细胞粘附、增殖和分化，并具有良好的力学性能和骨修复效果，负载姜黄素后可赋予支架一定的抗菌性能，并且对成骨无明显抑制作用。

Mesoporous magnesium silicate genipin crosslinked wheat protein scaffolds, curcumin loaded stent and preparation method and Application

The present invention discloses mesoporous magnesium silicate genipin crosslinked wheat protein scaffolds, curcumin loaded stent and preparation method and application. Including the preparation method of mesoporous magnesium silicate genipin crosslinked wheat protein scaffold: (1) the mesoporous magnesium silicate, wheat protein and porogen mixed solid mixture; (2) the solid mixture forming, genipin solution and crosslinking concentration of 6 14mmol/L was precursor; (3) the precursor is soaked in solvent to remove the porogen, frozen drying. The preparation method of the curcumin scaffold includes the extraction of curcumin in the curcumin solution with the above scaffold. The invention of the mesoporous magnesium silicate genipin crosslinked wheat protein scaffolds with biological activity and good degradability, can promote cell adhesion, proliferation and differentiation, and has good mechanical properties and bone repair effect, can give some support of curcumin loaded antibacterial properties, and no obvious inhibitory effect on bone formation.

【技术实现步骤摘要】
介孔硅酸钙镁-京尼平交联小麦蛋白支架、载姜黄素支架及制备方法和应用
本专利技术涉及一种介孔硅酸钙镁-京尼平交联小麦蛋白支架、载姜黄素支架及制备方法和应用。
技术介绍
骨骼中的主要成分是胶原和磷灰石，其中10-30％是坚硬多孔的外层结构(皮质骨)，30-90％是富有弹性的多孔内部结构(松质骨)，两者的力学性能差别很大，故设计一个具有天然骨结构的支架是一项非常艰难的任务。其中，支架材料对治疗骨缺损起着极其重要的作用。以往修复骨缺损的材料通常有两类：第一类是生物惰性陶瓷(Al2O3，Si3N4陶瓷等)和医用级金属与合金，它们在机体内不发生或者只会发生微弱的化学反应；第二类是生物活性材料，该材料会诱导新生骨组织的产生和降低免疫排斥反应，但这类材料的不足之处是会长期留在生物体内，不发生降解。近年来，新一代体内可降解并具有多孔结构的骨组织工程支架逐渐成为研究热点，这种支架不仅仅追求在骨缺损部位诱导新骨的生长，而且希望支架材料在生物体内降解的同时逐渐被新生骨组织所取代，从而达到骨缺损部位完全被自身新生骨组织所代替的效果。小麦蛋白(WG)是一种可再生、可生物降解的天然绿色高分子材料，其无细胞毒性，具有很好的血液相容性和生物相容性，且利于细胞的粘附，逐渐引起国内外学者的普遍关注。然而，WG由于其自身独特的氨基酸组成，含有较多的疏水性氨基酸和不带电荷的氨基酸，分子内疏水作用区域较大，溶解度较低，降解速率过快导致骨缺损部位没有生物力学支撑，且降解产物使体系偏酸性不利于保证细胞正常的代谢和机体的正常生理机能。介孔硅酸钙镁(m-MCS)具有高比表面积和高孔容，可有效促进细胞粘附和组织生长，是一种具有良好生物活性的骨修复材料。但是，m-MCS力学强度低，抗弯曲和冲击性能差，且其降解速率过慢会阻碍新生骨组织的长入，并且其生物相容性不佳，从而影响了其实际应用。目前已有文献报道将WG和m-MCS进行复合，以获得一种生物活性佳、降解速率适宜、生物相容性好的骨修复材料。如中国专利文献CN104721885A公开了一种介孔硅酸钙镁/小麦蛋白复合材料，但该复合材料的力学强度仍较低，不能满足高负荷人工骨的要求；且其降解速率过快，在Tris-HCl中浸泡两周后失重率就可高达75％，导致骨缺损部位没有生物力学支撑。因此，如何研发一种力学强度高、生物活性好、生物相容性佳、降解速率适宜、细胞相容性和体内成骨性能优良的支架材料仍是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于克服现有的介孔硅酸钙镁/小麦蛋白复合材料力学强度仍较低、降解速率过快进而影响成骨性能的缺陷，提供了一种介孔硅酸钙镁-京尼平交联小麦蛋白(m-GCWG)支架、载姜黄素支架及制备方法和应用。本专利技术的m-GCWG支架具有多孔结构，大孔和小孔之间的贯通性好，且表面粗糙，利于细胞粘附和增殖；并且m-GCWG支架的抗压强度高、降解速率适宜、降解过程中溶液的pH可通过m-MCS的含量进行调控，且具有良好的生物活性和生物相容性，可为细胞提供良好的生长环境，对骨缺损的修复效果也较好。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题。本专利技术的第一方面，提供了一种介孔硅酸钙镁-京尼平交联小麦蛋白(m-GCWG)支架的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：(1)将介孔硅酸钙镁、小麦蛋白和致孔剂混合，得固体混合料；(2)将所得固体混合料压制成型，然后与京尼平溶液混合进行交联反应，得前体；所述京尼平溶液的浓度为6-14mmol/L；(3)将所述前体浸泡于溶剂中去除致孔剂，冷冻干燥即可。步骤(1)中，所述介孔硅酸钙镁可为本领域常规使用的介孔硅酸钙镁，一般其组成比例符合CaMg(SiO3)2，宏观以粉末态存在。本专利技术中，对于所使用的介孔硅酸钙镁的粉末粒径无特殊限制，只要其能够与小麦蛋白和致孔剂混合均匀即可，较佳地，所述介孔硅酸钙镁的粉末粒径为800-1500nm，例如1000nm、1070nm等。较佳地，步骤(1)中所用的介孔硅酸钙镁符合下述条件：所述介孔硅酸钙镁呈非晶态，比表面积为200-1000m2/g，孔容为0.3-1.0cm3/g，具有孔径为6-7nm的规则六角形孔道。在本专利技术一较佳实施例中，步骤(1)中所用的介孔硅酸钙镁符合下述条件：所述介孔硅酸钙镁呈非晶态，比表面积为395.3m2/g，孔容为0.53cm3/g，具有孔径为6.4nm的规则六角形孔道。步骤(1)中，所述介孔硅酸钙镁可采用本领域常规用于制备介孔硅酸钙镁的方法制备而得，一般采用溶胶凝胶法。在本专利技术某一实施方式中，所述介孔硅酸钙镁采用包括如下步骤的方法制备：S1、将模板剂与水和乙醇混合，搅拌，至溶液澄清；S2、在30-50℃下，将盐酸(HCl)、正硅酸乙酯(TEOS)、六水硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)、四水硝酸钙(Ca(NO3)2·4H2O)和水加入上述溶液中，搅拌4-6h反应形成溶胶；S3、将所得溶胶在90-98℃下陈化，使凝胶物质沉淀；S4、洗涤所得沉淀物，然后在500-700℃下煅烧除去模板剂即可。其中，步骤S1中，所述模板剂为本领域常规使用的模板剂，通常采用聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，例如SigmaAldrich提供的平均重均分子量为5800的P123三嵌段共聚物。在本专利技术某一实施方式中，步骤S1按照如下操作进行：将5-7gP123嵌段共聚物与170-260mL水和29-43mL乙醇混合，搅拌，至溶液澄清。其中，步骤S2中，向上述溶液中加入盐酸、正硅酸乙酯、六水硝酸镁、四水硝酸钙和水可采用分步加入，先滴加入盐酸和正硅酸乙酯，再加入六水硝酸镁、四水硝酸钙和水。在本专利技术某一实施方式中，步骤S2按照如下操作进行：在35-40℃下，依次将14-20mL浓度为1.5-2.5mol/L的盐酸和10-15mL正硅酸乙酯滴加入上述溶液中，然后再加入6.5-9.5g六水硝酸镁、5.8-8.8g四水硝酸钙和25-35mL水，搅拌4-6h反应形成溶胶。其中，步骤S3中，所述陈化的时间不作特殊限定，以使凝胶物质能够充分沉淀为宜，所述陈化的时间一般为2-5天，例如3天。所述陈化的温度例如可为95℃。其中，步骤S4中，所述洗涤一般采用去离子水和无水乙醇进行洗涤。所述煅烧的温度例如可为500℃。步骤(1)中，所述小麦蛋白为本领域常规使用的小麦蛋白，包括清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白。所述小麦蛋白可市售获得，例如可选用TCI(上海)化成工业发展有限公司提供的小麦蛋白。步骤(1)中，所述致孔剂可选用本领域常规使用的致孔剂，一般采用氯化钠(NaCl)。所述氯化钠的颗粒粒径不做特殊限定，较佳地为400-500nm。所述氯化钠的用量例如可为相对于介孔硅酸钙镁和小麦蛋白总质量的5-7倍，如6倍。步骤(1)中，所述介孔硅酸钙镁和小麦蛋白的质量比较佳地为(10-50):(50-90)，更佳地为(20-40):(60-80)。步骤(1)中，所述混合可采用搅拌混合，所述混合一般为混合至各组分均匀。步骤(2)中，所述压制成型可采用本领域常规装置进行，一般采用粉末压片机。所述压制成型的工艺参数可采用本领域常规，所述压制成型的压力例如可为1-3MPa，如2MPa；所述压制成型的保压时间例如可为2-5min，如3min。步骤(2)中，所述京尼平溶液的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介孔硅酸钙镁‑京尼平交联小麦蛋白支架的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：(1)将介孔硅酸钙镁、小麦蛋白和致孔剂混合，得固体混合料；(2)将所得固体混合料压制成型，然后与京尼平溶液混合进行交联反应，得前体；所述京尼平溶液的浓度为6‑14mmol/L；(3)将所述前体浸泡于溶剂中去除致孔剂，冷冻干燥即可。

【技术特征摘要】
1.一种介孔硅酸钙镁-京尼平交联小麦蛋白支架的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：(1)将介孔硅酸钙镁、小麦蛋白和致孔剂混合，得固体混合料；(2)将所得固体混合料压制成型，然后与京尼平溶液混合进行交联反应，得前体；所述京尼平溶液的浓度为6-14mmol/L；(3)将所述前体浸泡于溶剂中去除致孔剂，冷冻干燥即可。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述介孔硅酸钙镁符合下述条件：所述介孔硅酸钙镁呈非晶态，比表面积为200-1000m2/g，孔容为0.3-1.0cm3/g，具有孔径为6-7nm的规则六角形孔道；和/或，步骤(1)中，所述介孔硅酸钙镁的粒径为800-1500nm；和/或，步骤(1)中，所述介孔硅酸钙镁采用溶胶凝胶法制得。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述介孔硅酸钙镁采用包括如下步骤的方法制备：S1、将模板剂与水和乙醇混合，搅拌，至溶液澄清；S2、在30-50℃下，将盐酸(HCl)、正硅酸乙酯(TEOS)、六水硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)、四水硝酸钙(Ca(NO3)2·4H2O)和水加入步骤S1所得溶液中，搅拌4-6h反应形成溶胶；S3、将所得溶胶在90-98℃下陈化，使凝胶物质沉淀；S4、洗涤所得沉淀物，然后在500-700℃下煅烧除去模板剂即可。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述模板剂为聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，较佳地为平均重均分子量为5800的P123三嵌段共聚物；和/或，步骤S1中，所述模板剂、水与乙醇的用量比为(5-7g):(170-260mL):(29-43mL)；和/或，步骤S2中，向步骤S1所得溶液中加入盐酸、正硅酸乙酯、六水硝酸镁、四水硝酸钙和水可采用分步加入，先滴加入盐酸和正硅酸乙酯，再加入六水硝酸镁、四水硝酸钙和水；和/或，步骤S2按照如下操作进行：在35-40℃下，依次将14-20mL浓度为1.5-2.5mol/L的盐酸和10-15mL正硅酸乙酯滴加入上述溶液中，然后再加入6.5-9.5g六...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏杰，魏武，高超，梅师奇，胡兴龙，韩航，蔡亮，苏佳灿，冯世鹏，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31