本发明涉及生物材料技术领域，特别是涉及一种羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料的制备方法。
背景技术：
骨损伤和骨缺损是临床上常见的疾病，常需植骨治疗，传统的治疗方法是进行自体或异体骨移植进行骨修复。自体骨移植修复效果好，但存在供应有限，需进行二次手术的缺点，同种异体骨移植存在免疫原性的缺点并且可能传播传染病，都不是理想的骨修复材料。骨组织工程的基本思路是用少量的组织细胞经体外培养扩增后修复骨缺损，同时可依据骨缺损情况任意塑形达到完善的形态修复，为最终实现无损伤修复创伤和真正意义上的功能重建开辟了一条新的途径。
丝素蛋白(silkfibroin，简称sf)是一种天然结构性蛋白，由结晶区和非结晶区两部分组成，由于其特殊的分子结构使其具有良好的生物学性质，如生物相容性、生物降解性、抗凝血性能、力学性能、支持多种细胞的粘附、增殖和分化等。近年来丝素蛋白在生物医用材料领域的研究和应用较多，如细胞培养基质、药物缓释载体、固定化酶载体、隐形眼镜、人工血管和创面膜等。
羟基磷灰石(hydroxyapatite，hap或ha)是一种生物活性陶瓷，其化学组成和结晶结构类似于人体骨骼中的磷灰石。ha分子中的ca2+可以与含有羧基的氨基酸、蛋白质、有机酸等发生交换反应，具有良好的骨传导性能和生物活性，能与骨组织形成牢固的骨性结合促进骨骼生长，并且相态比较稳定，无毒性、发炎性，是公认的性能良好的骨修复替代材料。但单一组分的羟基磷灰石脆性大、韧性较差、力学性能不足，降解缓慢且易从植入位点迁移，这都限制了其作为人体材料种植体的使用。
为此，有必要针对上述问题，提出一种羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料的制备方法，包括：
(1)将丝素蛋白溶于质量比浓度为10～35％的氯化钙溶液中，在80～100℃水浴条件下反应5～15min，冷却，透析，浓缩，得到丝素蛋白胶体溶液；
(2)向上述丝素蛋白胶体溶液中加入体积之比为5～15:1的无水乙醇与钛酸丁酯混合液中，超声搅拌30min混合均匀，再加入一定量的去离子水和丙三醇，搅拌均匀，得到丝素蛋白-二氧化钛胶体溶液；
(3)将上述质量浓度为5～25％的丝素蛋白-二氧化钛胶体溶液与羟基磷灰石溶液混合均匀，倒入支架模具中于-10～-18℃条件下冷冻8～12h，再于0～5℃低温干燥12～24h脱模、洗涤，得到羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料。
优选的，步骤(1)中，所述氯化钙溶液的质量比浓度为25％。
优选的，步骤(1)中，所述丝素与所述氯化钙溶液的重量比为1:15～20。
优选的，步骤(1)中，浓缩后的丝素蛋白胶体溶液的质量浓度为10～20％。
优选的，步骤(2)中，所述无水乙醇与所述钛酸丁酯的体积之比为10:1。
优选的，步骤(2)中，所述去离子水、所述丙三醇、所述无水乙醇的体积之比为1.5～2.5:0.5～1.5:1。
优选的，所述去离子水、所述丙三醇、所述无水乙醇的体积之比为2:1:1。
优选的，步骤(3)中，所述丝素蛋白-二氧化钛胶体溶液与所述羟基磷灰石溶液的体积之比为2～5:1。
优选的，步骤(3)中，所述羟基磷灰石溶液的制备方法包括：将体积比为5:3的硝酸钙和磷酸氢二铵混合，加入氨水调节ph为9～11，于60～80℃条件下磁力搅拌5～10h，静置12～24h，浓缩，得到羟基磷灰石溶液。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的方法制备得到的羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料的孔隙率较高、力学性能好。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料的制备方法，包括：
(1)将丝素蛋白溶于质量比浓度为10～35％的氯化钙溶液中，在80～100℃水浴条件下反应5～15min，冷却，透析，浓缩，得到丝素蛋白胶体溶液；
(2)向上述丝素蛋白胶体溶液中加入体积之比为5～15:1的无水乙醇与钛酸丁酯混合液中，超声搅拌30min混合均匀，再加入一定量的去离子水和丙三醇，搅拌均匀，得到丝素蛋白-二氧化钛胶体溶液；
(3)将上述质量浓度为5～25％的丝素蛋白-二氧化钛胶体溶液与羟基磷灰石溶液混合均匀，倒入支架模具中于-10～-18℃条件下冷冻8～12h，再于0～5℃低温干燥12～24h脱模、洗涤，得到羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料。
在一实施例中，所述羟基磷灰石溶液的制备方法包括：将体积比为5:3的硝酸钙和磷酸氢二铵混合，加入氨水调节ph为9～11，于60～80℃条件下磁力搅拌5～10h，静置12～24h，浓缩，得到羟基磷灰石溶液。
下述以具体地实施例进行说明，以制备本发明中的羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料。
实施例1
(1)将丝素蛋白溶于质量比浓度为10％的氯化钙溶液中，在80℃水浴条件下反应5min，冷却，透析，浓缩，得到丝素蛋白胶体溶液，其中，所述丝素与所述氯化钙溶液的重量比为1:15，浓缩后的丝素蛋白胶体溶液的质量浓度为10％；
(2)向上述丝素蛋白胶体溶液中加入体积之比为5:1的无水乙醇与钛酸丁酯混合液中，超声搅拌30min混合均匀，再加入一定量的去离子水和丙三醇，搅拌均匀，得到丝素蛋白-二氧化钛胶体溶液，其中，所述去离子水、所述丙三醇、所述无水乙醇的体积之比为1.5:0.5:1；
(3)将上述质量浓度为5％的丝素蛋白-二氧化钛胶体溶液与羟基磷灰石溶液按照体积之比为2:1混合均匀，倒入支架模具中于-10℃条件下冷冻8h，再于0℃低温干燥12h脱模、洗涤，得到羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料。
实施例2
(1)将丝素蛋白溶于质量比浓度为25％的氯化钙溶液中，在90℃水浴条件下反应10min，冷却，透析，浓缩，得到丝素蛋白胶体溶液，其中，所述丝素与所述氯化钙溶液的重量比为1:17.5，浓缩后的丝素蛋白胶体溶液的质量浓度为15％；
(2)向上述丝素蛋白胶体溶液中加入体积之比为10:1的无水乙醇与钛酸丁酯混合液中，超声搅拌30min混合均匀，再加入一定量的去离子水和丙三醇，搅拌均匀，得到丝素蛋白-二氧化钛胶体溶液，其中，所述去离子水、所述丙三醇、所述无水乙醇的体积之比为2:1:1；
(3)将上述质量浓度为15％的丝素蛋白-二氧化钛胶体溶液与羟基磷灰石溶液按照体积之比为3:1混合均匀，倒入支架模具中于-15℃条件下冷冻10h，再于3℃低温干燥18h脱模、洗涤，得到羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料。
实施例3
(1)将丝素蛋白溶于质量比浓度为35％的氯化钙溶液中，在100℃水浴条件下反应15min，冷却，透析，浓缩，得到丝素蛋白胶体溶液，其中，所述丝素与所述氯化钙溶液的重量比为1:20，浓缩后的丝素蛋白胶体溶液的质量浓度为20％；
(2)向上述丝素蛋白胶体溶液中加入体积之比为15:1的无水乙醇与钛酸丁酯混合液中，超声搅拌30min混合均匀，再加入一定量的去离子水和丙三醇，搅拌均匀，得到丝素蛋白-二氧化钛胶体溶液，其中，所述去离子水、所述丙三醇、所述无水乙醇的体积之比为2.5:1.5:1；
(3)将上述质量浓度为25％的丝素蛋白-二氧化钛胶体溶液与羟基磷灰石溶液按照体积之比为5:1混合均匀，倒入支架模具中于-18℃条件下冷冻12h，再于5℃低温干燥24h脱模、洗涤，得到羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料。
本案实施例中的方法制备得到的羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料，通过羟基磷灰石与丝素-二氧化钛进行了复合，使得羟基磷灰石与丝素-二氧化钛之间发生了化学结合，从而有效改善了该生物材料的力学性能。
采用pt-1036pc万能材料实验机对上述实施例1中的羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料的抗压强度进行测试，其抗压强度可达到69.8mpa。
采用pt-1036pc万能材料实验机对上述实施例2中的羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料的抗压强度进行测试，其抗压强度可达到64.7mpa。
采用pt-1036pc万能材料实验机对上述实施例2中的羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料的抗压强度进行测试，其抗压强度可达到65.2mpa。
综上所述本发明的生物材料中，羟基磷灰石与丝素-二氧化钛之间存在较强的化学结合，从而有效改善了该生物材料的。而且发明人意外的发现，采用实施例1的实验条件，其获得的抗压性能相对其他实验条件有明显的提高，其效果是非显而易见的。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。