【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于组织工程支架材料领域，具体涉及一种高强度定向多孔骨修复支架材料及其制备方法，特别涉及具有定向多孔结构的丝素蛋白复合海藻酸钙支架材料及其制备方法。
技术介绍
1、骨骼是维持机体运动和保护脏器的重要器官。骨缺损作为临床工作中常见的骨科疾病，由于治疗周期长，对机体造成的损害大，目前仍然是临床实践中的主要挑战之一。如今，随着老年人口骨病发病率的增加，对骨修复材料的需求也同步提升。骨缺损的临床治疗方法包括无创治疗和有创治疗。手术治疗是治疗骨缺损最有效的方法，如使用骨移植，masquelet技术，ilizarov技术等。传统治疗方法中的骨移植存在免疫排斥和供体不足等缺点，现阶段植入金属支架的治疗手段又面临着生物不相容性等问题，所以寻找一种适宜的骨缺损修复材料就显得十分重要。
2、海藻酸盐基支架由于生物相容性好、可塑性优良、来源广泛等优点，可为细胞和生长因子提供优良载体，广泛用于骨组织工程的研究。海藻酸钠是海藻酸盐的主要来源，它是一种高分子多糖，是由β-d-甘露糖醛酸和 α-l-古罗糖醛酸通过糖苷键连接而成的一种线性聚合物。但是，在制备海藻酸钙支架的过程中，单一的海藻酸钙支架材料存在机械强度或成骨诱导能力不足问题，所以提高海藻酸钙支架的力学性能就显得十分重要。丝素蛋白是一种从蚕丝中提取而来天然纤维材料，它在结构上与细胞外基质中的胶原相似，并且具有较低免疫原性和较高的机械性能，能够促进成骨细胞在支架中黏附生长。具有良好力学性能的丝素蛋白分子可以用来改善海藻酸钙材料易脆的缺点。丝素蛋白是由十八种氨基酸组成，其氨基酸中含有
3、目前有研究将丝素蛋白（sf）和海藻酸钠（sa）混合冻干，浸泡氯化钙以获得高孔隙率和机械强度的支架材料( a novel silk fibroin/sodium alginate hybrid scaffolds)，或加入磷酸八钙作为骨磷灰石晶体的矿化前体，增加丝素蛋白和海藻酸钠复合支架材料的抗压强度（ biocompatible octacalcium phosphate/sodium alginate/silk fibroin composite scaffolds for bone regeneration）。但这些制备方法仍存在机械强度不足或制备方法复杂，或骨血管化不理想的问题。
4、骨缺损修复理想支架材料应具备良好的生物相容性、合理内部空间结构、优良的机械性能、恒定的降解速率及有效的生物诱导作用。然而在实际材料学的发展过程中，良好的机械强度与高孔隙率往往难以兼顾。如何控制机械强度与材料内部的孔隙率、内部连通率之间的平衡，仍是骨缺损修复支架材料研究的一大难题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高强度定向多孔骨修复支架材料及其制备方法。本专利技术将丝素蛋白与钙离子溶液共混后引入到海藻酸钠溶液当中，通过钙离子迁移丝素蛋白分子，使其均匀分散在海藻酸钠溶液中，并结合定向冷冻干燥技术引导丝素蛋白在海藻酸钙基支架中沿着微通道排列与分布，最后冷冻干燥制成一种具有定向多孔结构的丝素蛋白复合海藻酸钙支架(sa/sf)。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种高强度定向多孔丝素蛋白复合海藻酸钙骨修复支架材料的制备方法，包括以下具体步骤：
4、（1）提供丝素蛋白溶液，氯化钙溶液和海藻酸钠溶液；
5、（2）将海藻酸钠溶液浇注到模具中，将丝素蛋白溶液和氯化钙溶液混合均匀后滴加到海藻酸钠溶液中，得混合溶液，再将其置于金属基板上，使组装后的装置底部浸入液氮进行定向冷冻；
6、（3）将定向冷冻后的模具连同样品迅速置于真空冷冻干燥机中冷冻干燥，获得定向多孔丝素蛋白复合海藻酸钙支架材料。
7、进一步地，步骤（1）中的丝素蛋白溶液中，丝素蛋白的质量分数为4~7%。所述丝素蛋白溶液通过将天然蚕丝经过脱胶处理后在溴化锂溶液中溶解，经透析后，得到一定浓度的丝素蛋白溶液。
8、进一步地，步骤（1）中的海藻酸钠溶液中，海藻酸钠的质量分数为2~5%。
9、进一步地，步骤（1）中的氯化钙的浓度为0.3mol/ml~0.5mol/ml。
10、进一步地，步骤（2）中的混合溶液中丝素蛋白的质量分数为10%~30%。
11、进一步地，步骤(2)中海藻酸钠和氯化钙的比例为m=[ca2 +]/[coo-]=0.15~0.2。
12、进一步地，步骤（2）中的模具为中空柱状结构，其材质为耐低温性能卓越的高密度聚四氟乙烯高分子，其尺寸为横截面积为5~15cm2，高度为0.5~2.5cm。
13、进一步地，步骤（2）中的金属基板包括铜板、金板、铝板等导热率高的金属板，其厚度小于1mm。
14、进一步地，步骤（2）中的液氮定向冷冻的时间为3min以上，在冷冻干燥过程中，随着固态冰晶的升华，丝素蛋白复合海藻酸钙支架呈现出定向多孔的结构。优选的，步骤（2）中的液氮定向冷冻的时间为3~4min。
15、进一步的，步骤（3）的冷冻干燥时间为46~48h。
16、进一步的，上述高强度定向多孔丝素蛋白复合海藻酸钙骨修复支架材料的制备方法还包括步骤（4），将支架用氯化钙处理，以防止支架材料吸水后凝胶太快，再用去离子水浸泡，冷冻干燥后最终获得定向多孔的丝素蛋白复合海藻酸钙支架材料。
17、本专利技术针对海藻酸钙支架机械稳定性不足的问题，创造性的将丝素蛋白溶液与钙离子溶液共混后加入到海藻酸钠溶液当中，通过钙离子迁移丝素蛋白分子，使其均匀分散在海藻酸钠溶液中，再通过液氮控制冰晶的生长过程带动丝素蛋白沿特定方向生长使丝素蛋白复合海藻酸钙支架呈现出定向排列。本专利技术将定向冷冻技术与丝素蛋白复合海藻酸钙支架材料的制备结合，从而在改善海藻酸钙支架材料的力学性能同时，也能保持理想的孔隙结构，获得了一种具有良好的理化性能和生物相容性的丝素蛋白复合海藻酸钙支架材料。本专利技术获得的这种定向多孔的丝素蛋白复合海藻酸钙支架材料具有广阔的应用前景。
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1.一种高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的丝素蛋白溶液中，丝素蛋白的质量分数为4~7%。
3.根据权利要求1所述的高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的海藻酸钠溶液的质量分数为2~5%。
4.根据权利要求1所述的高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的氯化钙的浓度为0.3mol/mL~0.5mol/mL。
5.根据权利要求1所述的高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的混合溶液中丝素蛋白的质量分数为10%~30%。
6.根据权利要求1所述的高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中海藻酸钠和氯化钙的比例为m=[ Ca2 +]/[COO-]=0.15~0.2。
7.根据权利要求1所述的高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的液氮定向冷冻的时间为3min以上。<...
【技术特征摘要】
1.一种高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的丝素蛋白溶液中，丝素蛋白的质量分数为4~7%。
3.根据权利要求1所述的高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的海藻酸钠溶液的质量分数为2~5%。
4.根据权利要求1所述的高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的氯化钙的浓度为0.3mol/ml~0.5mol/ml。
5.根据权利要求1所述的高强度定向多孔骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的混合溶液中丝素蛋白的质量分数为10%~30%。
6.根据权利要求1所述的高强度定向多孔骨修复支架材...
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