絲素調控納米羥基磷灰石復合材料制備工藝研究.pdf

1、自然骨組織是一種相當復雜的復合物，本質上是由有機膠原間質及沉積于其上的大量晶狀羥基磷灰石鈣鹽組成，是生物體內最硬的組織。通過特殊的生物礦化過程，骨內部的有機膠原片狀間質與無機鈣鹽巧妙的結合在一起，由于這兩種基質彼此間的特殊空間位置關系，使類骨材料的制備變得十分困難。目前，一種比較有效的仿生骨材料制備方法是利用一個合適的有機基體來控制誘導無機羥基磷灰石鈣鹽晶粒在其上沉積生長，以達到模擬自然骨生物礦化過程。而絲通常被認為是一種由鱗翅類昆蟲幼

2、蟲所紡的天然蛋白質聚合物，如蠶、蜘蛛、蝎子等，其中蠶絲是天然絲中用途最廣的原料，史料記載，蠶絲被用作醫(yī)用縫合線已有數個世紀的歷史，蠶絲蛋白由絲膠和絲素兩種天然蛋白質構成，研究表明：絲膠類糖蛋白是不利于生物相容的，是致超敏反應的主要因素，是免疫反應的潛在免疫原。而絲素蛋白除具有優(yōu)異的機械性能外，其生物學性能也很出色，近來，大量的研究表明絲素蛋白同早已廣泛應用于生物醫(yī)用材料領域的聚乳酸以及自然骨的主要有機組分膠原蛋白具有極相似的生物學性質。

3、 本研究主要是發(fā)展一種新穎的仿生學方法，模仿自然骨形成的生物礦化過程及成份來制備納米羥基磷灰石絲素復合生物材料，并對二者的界面相互作用等機理進行分析總結，探索更適合于臨床應用的骨修復置換材料，這種有機纖維引導無機鈣鹽沉積的工藝可能將無機物的結構有序性保持到分子程度，成為分子層次的精細結構復合材料，希望為復合材料制備研究提供啟示。具體實驗采用生絲為原材料。將適量家蠶生絲置于0.5 wt％的Na<,2>CO<,3>溶液中，加熱沸騰處

4、理30min，大量去離子水清洗蠶絲材料2次，脫去蠶絲中的絲膠球形蛋白。脫膠后的蠶絲于常溫下晾干，得到純絲素纖維。絲素纖維用CaCl<,2>：CH<,3>CH<,2>OH：H<,2>O(摩爾比1∶2∶8)三元溶劑，于恒溫水浴鍋80℃攪拌溶解30min，過濾后得到混合溶液?；旌先芤航浲肝龃?截流分子量10000)透析提純3天，得到濃度為5％的純絲素溶液。取純絲素溶液200mL，按40wt％SF(簡寫SF40)加入適量CaCl<,2>，將20

5、0mL 0.09M的(NH<,4>)<,2>HPO<,4>溶液，緩慢滴定到上述絲素的CaCl<,2>溶液中，其中Ca/P摩爾比為1.67，攪拌下滴入氨水調節(jié)溶液酸堿度，反應中始終保持溶液pH=8.00，滴定完成后，用去離子水清洗產物至pH值為中性，于恒溫水浴鍋50℃，100r/min恒速攪拌濃縮，此過程有益于絲素晶體向機械性能更高的β折疊結構轉變，最終60℃下真空干燥成型，可制得SF40。相同步驟，制備純HA、SF各一份，作對比分析。將

6、樣品研磨為粉末狀后，于1200℃燒結2h，最終用XRD、FTIR、SEM等對其進行檢測分析，力學性能及成骨細胞培養(yǎng)實驗亦表明材料最大抗壓強度達97.6MPa，基本接近人體自然皮質骨，細胞培養(yǎng)結果表明所得復合材料生物學性能較佳，同時納米羥基磷灰石晶粒均勻的分散在絲素基體中，羥基磷灰石晶體同絲素之間通過強烈的化學氫建及架橋原理結合在一起，且鈣鹽晶粒的生長表現出某一方向的擇優(yōu)性，化合物高溫燒結穩(wěn)定等，這種新穎的仿生學方法為設計具備特殊性能的生