丝蛋白/生物陶瓷复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了丝蛋白/生物陶瓷复合材料及其制备方法和应用，该方法包括：(1)将丝蛋白溶液冷冻干燥，研磨，以便得到丝蛋白冻干粉；(2)将丝蛋白冻干粉和生物陶瓷粉末混合，以便得到混合粉末；(3)对混合粉末进行热压，以便得到丝蛋白/生物陶瓷复合材料。该方法制备的丝蛋白/生物陶瓷复合材料不仅具有良好的力学性能，而且具有良好的生物相容性、生物可吸收性，以及良好的骨传导和骨诱导能力，可以被加工成骨钉、椎体填充物等骨科植入物，用以替代目前使用的金属骨科植入物和可降解合成高分子骨科植入物，避免该金属骨科植入物和可降解合成高分子骨科植入物长期植入后因应力遮挡而导致的骨质疏松、可能的二次手术以及不良的免疫反应等。应等。应等。

【技术实现步骤摘要】
丝蛋白/生物陶瓷复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于可植入医疗器械
，具体涉及一种丝蛋白/生物陶瓷复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前骨科植入器械以金属材料为主，比如不锈钢和钛合金等。虽然这些材料具有优异的力学性能，但其存在诸多临床缺点，如长期植入后因应力遮挡而导致的骨质疏松以及可能的二次手术等。研发与天然骨力学性能相匹配的生物可吸收材料可以有效地解决这一临床难点。目前相关的生物可吸收骨科植入器械的研究主要包括镁合金、聚乳酸及其共聚物、生物陶瓷以及天然蛋白等。以镁合金为代表的金属基生物可吸收材料在生物相容性、骨诱导性等方面效果不理想，并且金属在体内的降解会给肾脏造成很大的压力。以聚乳酸及其共聚物为代表的合成高分子基生物可吸收材料能够克服传统植入材料的诸多缺点，但是该类材料的降解产物呈酸性，不利于新骨生长。以磷酸钙为代表的生物陶瓷材料虽然具有良好的生物相容性和骨传导性，但是单一的生物陶瓷材料断裂强度低，脆性大，不适合用于承重部位。并且该类材料降解以物理溶解为主，降解速率通常难以控制。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种丝蛋白/生物陶瓷复合材料及其制备方法和应用，该方法制备的丝蛋白/生物陶瓷复合材料不仅具有良好的力学性能，而且具有良好的生物相容性、生物可吸收性，以及良好的骨传导和骨诱导能力，可以被加工成骨钉、椎体填充物等骨科植入物，用以替代目前广泛使用的金属骨科植入物和可降解合成高分子骨科植入物，避免该金属骨科植入物和可降解合成高分子骨科植入物长期植入后因应力遮挡而导致的骨质疏松、可能的二次手术以及不良的免疫反应等。
[0004]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备丝蛋白/生物陶瓷复合材料的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
[0005](1)将丝蛋白溶液冷冻干燥，研磨，以便得到丝蛋白冻干粉；
[0006](2)将所述丝蛋白冻干粉和生物陶瓷粉末混合，以便得到混合粉末；
[0007](3)对所述混合粉末进行热压，以便得到丝蛋白/生物陶瓷复合材料。
[0008]根据本专利技术实施例的制备丝蛋白/生物陶瓷复合材料的方法，该方法制备的丝蛋白/生物陶瓷复合材料具有良好的生物性能(包括生物相容性、生物降解性、生物可吸收性等)，因此，该丝蛋白/生物陶瓷复合材料可以被加工成骨钉、椎体填充物等骨科植入物，用以替代目前广泛使用的金属骨科植入物和可降解合成高分子骨科植入物，避免该金属骨科植入物和可降解合成高分子骨科植入物长期植入后因应力遮挡而导致的骨质疏松、可能的二次手术以及不良的免疫反应等；同时，该丝蛋白/生物陶瓷复合材料能够兼具高分子材料和无机材料的特性，不仅具有优异的力学强度，而且具有良好的骨传导能力和骨诱导能力，
可用于承重部位的骨修复。另外，本专利技术的制备方法简单，无任何有机溶剂，加工过程绿色环保，适宜工业化生产。
[0009]另外，根据本专利技术上述实施例的制备丝蛋白/生物陶瓷复合材料的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0010]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，研磨得到的所述丝蛋白冻干粉的粒径为10nm
‑
200μm，优选20nm
‑
500nm。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，将所述丝蛋白溶液冷冻干燥的具体过程为：
[0012]将所述丝蛋白溶液置于
‑
20℃～
‑
196℃下冷冻5
‑
360min；将冷冻后的所述丝蛋白溶液置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥2
‑
5天。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述丝蛋白溶液中的丝蛋白的质量分数为0.1
‑
40％。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述丝蛋白溶液的制备方法为：
[0015]a)将天然蚕茧置于碳酸钠盐水溶液或者碳酸氢盐水溶液中，加热煮沸进行脱胶，以便得到脱胶蚕丝；
[0016]b)将所述脱胶蚕丝与溴化锂水溶液混合，溶解，以便得到丝蛋白溴化锂溶液；
[0017]c)将所述丝蛋白溴化锂溶液进行透析，以便得到粗丝蛋白溶液；
[0018]d)将所述粗丝蛋白溶液进行离心分离，收集上层清液，以便得到丝蛋白溶液。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述丝蛋白冻干粉和所述生物陶瓷粉末的质量比为1：(0.01
‑
3.00)，优选(9：1)
‑
(1：3)。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述生物陶瓷粉末的粒径为10nm
‑
200μm，优选20nm
‑
500nm。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述生物陶瓷粉末选自磷酸钙粉末和羟基磷灰石粉末中的至少之一。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述热压的温度为50
‑
200℃，压力为1
‑
1000MPa，所述热压的时间为15
‑
360min。
[0023]在本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种丝蛋白/生物陶瓷复合材料。根据本专利技术的实施例，所述丝蛋白/生物陶瓷复合材料是采用以上实施例所述的方法制备得到的。由此，该丝蛋白/生物陶瓷复合材料具有良好的生物性能(包括生物相容性、生物降解性、生物可吸收性等)，因此，该丝蛋白/生物陶瓷复合材料可以被加工成骨钉、椎体填充物等骨科植入物，用以替代目前广泛使用的金属骨科植入物和可降解合成高分子骨科植入物，避免该金属骨科植入物和可降解合成高分子骨科植入物长期植入后因应力遮挡而导致的骨质疏松、可能的二次手术以及不良的免疫反应等；同时，该丝蛋白/生物陶瓷复合材料能够兼具高分子材料和无机材料的特性，不仅具有优异的力学强度，而且具有良好的骨传导能力和骨诱导能力，可用于承重部位的骨修复。
[0024]在本专利技术的第三个方面，本专利技术提出了一种丝蛋白/生物陶瓷复合骨科植入物，所述丝蛋白/生物陶瓷复合骨科植入物采用如以上实施例所述的丝蛋白/生物陶瓷复合材料作为生产原料制备得到。由此，本专利技术的丝蛋白/生物陶瓷复合骨钉不仅具有良好的力学性能，还具备优异的生物性能，包括生物相容性、生物降解性、生物可吸收性、骨传导能力、骨诱导能力等，可以替代目前广泛使用的金属骨科植入物和可降解合成高分子骨科植入物，
避免该金属骨科植入物和可降解合成高分子骨科植入物长期植入后因应力遮挡而导致的骨质疏松、可能的二次手术以及不良的免疫反应等。
[0025]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0026]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0027]图1是根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备丝蛋白/生物陶瓷复合材料的方法，其特征在于，包括：(1)将丝蛋白溶液冷冻干燥，研磨，以便得到丝蛋白冻干粉；(2)将所述丝蛋白冻干粉和生物陶瓷粉末混合，以便得到混合粉末；(3)对所述混合粉末进行热压，以便得到丝蛋白/生物陶瓷复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，研磨得到的所述丝蛋白冻干粉的粒径为10nm
‑
200μm，优选20nm
‑
500nm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，将所述丝蛋白溶液冷冻干燥的具体过程为：将所述丝蛋白溶液置于
‑
20℃～
‑
196℃下冷冻5
‑
360min；将冷冻后的所述丝蛋白溶液置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥2
‑
5天；任选地，所述丝蛋白溶液中的丝蛋白的质量分数为0.1
‑
40％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述丝蛋白溶液的制备方法为：a)将天然蚕茧置于碳酸盐水溶液或者碳酸氢盐水溶液中，加热煮沸进行脱胶，以便得到脱胶蚕丝；b)将所述脱胶蚕丝与溴化锂水溶液混合，溶解，以便得到丝蛋白溴化锂溶液；c)将所述丝蛋白溴化锂溶液进行透析，以便得到粗丝蛋白溶液；d)将所述粗丝蛋白溶液进行离心分...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭成辰，俞欣，夏久洁，
申请(专利权)人：西湖大学，
类型：发明
国别省市：