专利名称：一种丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米纤维材料及其制备方法，具体涉及一种丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法。
背景技术：
在众多的生物医用高分子材料中，静电纺丝素蛋白纳米纤维是当今研究热点之一。静电纺丝素蛋白纳米纤维是一种具有高比表面积，良好的生物相容性，可降解性，优良的机械性能的纳米纤维材料。丝素蛋白纳米纤维材料基本能满足组织工程支架的要求，支持并引导细胞的黏附与增殖。因此，其可以广泛应用在生物医学材料中，主要包括组织工程支架、药物控释、药物载体、组织修复、仿生材料、细胞载体、医用敷料等。另一方面，羟基磷灰石(Caltl(PO4)6(OH)2)作为人体骨中的主要成分，是一种典型的生物材料。目前，关于羟基磷灰石复合材料研究主要有丝素、胶原、壳聚糖、聚乳酸、聚酰胺等，并取得了一定进展。以丝素为主的天然材料与羟基磷灰石复合，现有的制备方法主要有2种一是Sarindr Bhumiratana等人采用冷冻干燥法制备丝素/轻基磷灰石复合支架(Sarindr Bhumiratana, Warren L. Grayson, et al. Biomaterial 32(2011) 2812-2820) ;二是Chunling Du等人采用生物矿化的方式制备了丝素/羟基磷灰石复合膜(Chunling Du, Jun Jin, et al. Materials Science and Engineering C 29(2009) 62-68)。然而，上述方法虽然可以简单且快速地将丝素与羟基磷灰石复合在一起，但复合材料中羟基磷灰石易团聚、分散性差，难以真正应用。
发明内容
本发明目的是提供一种丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法，包括如下步骤
(a)丝素蛋白膜的制备蚕丝经脱胶、干燥得到丝素纤维，丝素纤维经溶解、透析、过滤、干燥、制备成再生丝素蛋白膜；
(b)羟基磷灰石的制备将无机钙盐溶液滴加到磷酸盐溶液中，并用氨水保持溶液pH 值为扩11，得到混合溶液，然后将该混合溶液用超声处理O. 5 50 h;静置24 h、水洗、醇洗、 过滤、干燥，获得羟基磷灰石粉末；所述混合溶液中Ca/P摩尔比为I. 0(T3. 00 ；
(c)将上述丝素蛋白膜和羟基磷灰石溶于甲酸或六氟异丙醇中，搅拌均匀后，用静电纺丝装置纺丝，获得丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料；所述丝素蛋白膜和羟基磷灰石的质量比为99 Γ10 90 ;所述丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维的直径为5(T3000 nm。上文中，所述步骤(a)中丝素纤维溶解所用的溶剂可以选用LiBr、C2H50H和H2O的混合液(LiBr =C2H5OH H20=45 44 :11，质量比)，或选用 CaCl2X2H5Oi^PH2O 的混合液(CaCl2 C2H5OH =H2O=I :2 :8，摩尔比)，或选用硫氰酸锂溶液(质量分数5 80%)。
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所述的步骤(C)中，当溶剂为甲酸时，甲酸溶液浓度为6(Γ99%，溶解温度为 10飞01，溶解时间0.5 24 h。当溶剂为六氟异丙醇时，溶解温度为1(T6(TC，溶解时间为 I 240 h0上述技术方案中，所述步骤(a)中的蚕丝选自桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝、天蚕丝、 樟蚕丝、木薯蚕丝、柳蚕丝中的一种。上述技术方案中，所述步骤(b)中羟基磷灰石的干燥的温度为2(T12(TC，干燥时间为f 72 h。上述技术方案中，所述步骤(b)中无机钙盐选自CaCl2、Ca(0H)2、Ca(N03)2、 Ca (OC2H5) 2 中的一种；所述磷酸盐选自(NH4) 2HP04、H3PO4、Na3PO4、K2HPO4 中的一种。上述技术方案中，所述步骤(C)中所述静电纺丝的工艺参数为电压5 30千伏，接收距离5 30厘米，溶液流量为O. Γ0. 5 mL/h。本发明同时请求保护由上述方法制备得到的丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点
I.本发明开发了一种新的丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料的制备方法，解决了丝素蛋白与羟基磷灰石静电纺丝的难题，其制得的纳米纤维材料中羟基磷灰石可以在纳米纤维中均匀地分散，因而解决了羟基磷灰石在材料中的团聚及分散均匀性的问题。2.本发明所用原料为高纯度的丝素蛋白和羟基磷灰石，因此由其制得的丝素蛋白 /羟基磷灰石纳米纤维材料可生物降解，对人体无害，并具有优良的理化性能及生物学性能，可直接用于体内外组织细胞的培养和修复，是理想的组织细胞诱导生物医用材料；同时该纳米纤维材料有利于充分发挥各组分材料的特性，构建适合人体的组织修复材料。3.本发明的制备方法简单易行，制备条件可控，可根据需要获得不同直径的纳米纤维材料，具有积极的现实意义。
附图I是本发明实施例一中丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维的扫描电镜附图2是本发明实施例一中丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维在液氮中冷冻干燥脆断获
得的纤维断面图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述
实施例一
一种丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法，包括如下步骤
(I)天然桑蚕丝用质量分数O. 05%的碳酸钠溶液煮沸30 min脱胶，重复3次后获得纯桑蚕丝素蛋白纤维；将该丝素蛋白溶解于LiBr:C2H50H:H20=45:44:ll (质量比)中恒温 70±2°C水浴锅内搅拌溶解获得再生丝素蛋白溶液；经透析、过滤、成膜，形成再生丝素蛋白
(2)将Ca (NO3) 2 · 4H20溶液按Ca/P比为I. 67，缓慢滴加到(NH4) 2ΗΡ04溶液中，并用氨水保持溶液PH值为扩11 ;混合溶液超声处理Ih ;然后静置24h、水洗、醇洗、过滤、烘干，获得羟基磷灰石粉末；
(3)将步骤(I)和(2)中所制得的再生丝素蛋白膜与羟基磷灰石按质量比=19:1，溶解于甲酸溶剂中，制成纺丝液，采用静电纺丝设备在室温下纺丝；即可获得丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料。上述制得的丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维的扫描电镜图参见图I所示；图2为丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维在液氮中冷冻干燥脆断获得的纤维断面图；由图可见羟基磷灰石在纤维内部分散的比较均匀，未产生团聚现象；从纤维的断面图上也可以看出，没有羟基磷灰石团聚的迹象；其原因主要是丝素与羟基磷灰石中的钙离子会发生化学键的结合，所以丝素与羟基磷灰石的共混静电纺丝不是简单的物理共混。实施例二
一种丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法，包括如下步骤
(1)天然桑蚕丝用质量分数O.05%的碳酸钠溶液煮沸30 min脱胶，重复3次后获得纯桑蚕丝素蛋白纤维；将该丝素蛋白溶解于CaCl2: C2H5OH: H2O=I: 2:8 (摩尔比)中恒温70±2°C 水浴锅内搅拌溶解获得再生丝素蛋白溶液；经透析、过滤、成膜，形成再生丝素蛋白膜；
(2)将Ca(OH) 2溶液按Ca/P比为I. 67，缓慢滴加到H3PO4溶液中，并用氨水保持溶液pH 值为扩11 ;混合溶液超声处理Ih ;然后静置24h、水洗、醇洗、过滤、烘干，获得羟基磷灰石粉末；
(3)将步骤(I)和(2)中所制得的再生丝素蛋白膜与羟基磷灰石按质量比=7:3，溶解于六氟异丙醇溶剂中，制成纺丝液，采用静电纺丝设备在室温下纺丝；即可获得丝素蛋白/ 羟基磷灰石纳米纤维材料。
权利要求
1.一种丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤(a)丝素蛋白膜的制备蚕丝经脱胶、干燥得到丝素纤维，丝素纤维经溶解、透析、过滤、干燥、制备成再生丝素蛋白膜；(b)羟基磷灰石的制备将无机钙盐溶液滴加到磷酸盐溶液中，并用氨水保持溶液pH 值为扩11，得到混合溶液，然后将该混合溶液用超声处理O. 5 50 h;静置24 h、水洗、醇洗、 过滤、干燥，获得羟基磷灰石粉末；所述混合溶液中Ca/P摩尔比为I. 0(T3. 00 ；(c)将上述丝素蛋白膜和羟基磷灰石溶于甲酸或六氟异丙醇中，搅拌均匀后，用静电纺丝装置纺丝，获得丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料；所述丝素蛋白膜和羟基磷灰石的质量比为99 Γ10 90 ;所述丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维的直径为5(T3000 nm。
2.根据权利要求I所述的丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法，其特征在于所述步骤(a)中的蚕丝选自桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝、天蚕丝、樟蚕丝、木薯蚕丝、柳蚕丝中的一种。
3.根据权利要求I所述的丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法，其特征在于所述步骤(b)中羟基磷灰石的干燥的温度为2(T12(TC，干燥时间为广72 h。
4.根据权利要求I所述的丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法，其特征在于所述步骤(b)中无机钙盐选自CaCl2、Ca(0H)2、Ca(N03)2、Ca(0C2H5)2中的一种；所述磷酸盐选自(NH4) 2HP04、H3PO4、Na3PO4、K2HPO4 中的一种。
5.根据权利要求I所述的丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中所述静电纺丝的工艺参数为电压5 30千伏，接收距离5 30厘米，溶液流量为O. Γ0. 5 mL/h。
6.由权利要求I所述的方法制备得到的丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料。
全文摘要
本发明公开了一种丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料及其制备方法，包括如下步骤(a)丝素蛋白膜的制备；(b)羟基磷灰石的制备；(c)将上述丝素蛋白膜和羟基磷灰石溶于甲酸或六氟异丙醇中，搅拌均匀后，用静电纺丝装置纺丝，获得丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料；所述丝素蛋白膜和羟基磷灰石的质量比为991~1090；所述丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维的直径为50~3000nm。本发明开发了一种新的丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料的制备方法，解决了丝素蛋白与羟基磷灰石静电纺丝的难题，其制得的纳米纤维材料中羟基磷灰石可以在纳米纤维中均匀地分散，因而解决了羟基磷灰石在材料中的团聚及分散均匀性的问题。
文档编号A61L27/22GK102605460SQ201110435318
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者左保齐, 明津法 申请人:苏州大学