一种羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊的制备方法.pdf

本发明公开了一种羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊的制备方法。该微胶囊由表面的羟基磷灰石层和丝胶蛋白囊壁层构成。其制备方法包括：丝胶蛋白溶液、磷酸盐溶液的配置、丝胶蛋白胶囊的制备、在丝胶蛋白胶囊表面制备羟基磷灰石层的等步骤，最终制得羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化胶囊。本发明的优点在于：工艺过程简单，反应条件温和，整个过程不需要使用有机溶剂，制得的羟基磷灰石/丝胶蛋白胶囊的强度增加，储藏稳定性好。

权利要求书
1.  一种羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊的制备方法，其特征在于，所述方法依次包括下列步骤：
（1）将100g蚕茧放入5L肥皂水中煮沸，取煮茧水浓缩后，与体积浓度为90%的酒精以体积比1：15混合，富集沉降后离心洗涤，取沉淀物，将沉淀物冷冻干燥得到丝胶蛋白粉末；
（2）配制一定浓度的丝胶蛋白溶液、钙离子溶液和磷酸钙-柠檬酸溶液；
（3）在丝胶蛋白溶液中滴加钙离子溶液，调节反应体系的pH值后，放至恒温箱中反应并持续搅拌；
（4）将步骤（3）中反应后的溶液离心分离出沉淀，即丝胶蛋白微胶囊，用去离子水洗涤；
（5）将步骤（4）得到的丝胶蛋白微胶囊配制成一定浓度的水溶液，放至一定量的磷酸钙-柠檬酸溶液中，并置于恒温箱中震荡反应；
（6）将步骤（5）震荡反应后的溶液离心分离出沉淀，用去离子水洗涤；
（7）将步骤（6）的沉淀放入干燥箱中干燥，即得到羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊。

2.  根据权利要求1所述的羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（2）中丝胶蛋白溶液的质量百分比浓度为5.5-6.5%,钙离子溶液的浓度为220-300mmol/L，该钙离子溶液选自氯化钙溶液或硝酸钙溶液。

3.  根据权利要求1所述的羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，磷酸钙-柠檬酸溶液的配制过程为钙离子溶液与柠檬酸溶液混合之后，再与磷酸盐溶液混合，其中，所述钙离子溶液选自氯化钙溶液或硝酸钙溶液，所述磷酸盐溶液选自磷酸二氢钠溶液、磷酸氢二钠溶液、磷酸氢二钾溶液或磷酸二氢钾溶液。

4.  根据权利要求3所述的羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊的制备方法，其特征在于，配制所述的磷酸钙-柠檬酸溶液时使用的钙离子与磷酸根离子物质的量的比为2:1-3:1，钙离子的浓度为5-15 mmol/L；柠檬酸的浓度为0-2.5mmol/L。

5.  根据权利要求1所述的羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，反应体系的pH值为5.0-6.0。

6.  根据权利要求1所述的羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，恒温箱的温度维持在20-25℃。

7.  根据权利要求1所述的羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊制备的方法，其特征在于，步骤（5）中所配制的丝胶蛋白微胶囊水溶液的浓度为0.05-0.20g/mL，丝胶蛋白微胶囊与磷酸钙-柠檬酸溶液的体积比为1:10-1:20。

8.  根据权利要求1所述的羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，恒温箱的温度维持在25-45℃。

9.  根据权利要求1所述的羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，丝胶蛋白微胶囊与磷酸钙-柠檬酸溶液恒温反应的时间为2-20h。

说明书一种羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊的制备方法
技术领域
本发明涉及生物医用材料领域，特别涉及一种羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊材料制备的方法。
背景技术
聚合物微胶囊在近来受到了越来越广泛的关注，因其优异的中空结构，使得它在生物传感、光/酶催化及药物载体方面都显示出广阔的研究和应用前景。就在药物载体方面的应用而言，微胶囊可以包覆和储存药物或生物因子，并完成靶向释放，在不引起其他毒副作用的情况下达到良好的治疗效果。然而，由于聚合物微胶囊合成过程以及本身性质等因素，其实际应用受到很大限制，如合成过程复杂，所得到的微胶囊力学强度较差，不能维持良好的稳定性等。为了解决这个问题，目前的研究方向着眼于有机-无机杂化微胶囊之上，它是由一个有机胶囊外覆盖一层无机壳层而得到的中空结构，该杂化结构兼具有机、无机两种材料各自的优点，且因其分层结构从而可衍生出新的使用功能。
杂化微胶囊的制备方法主要有模板法，即选用两种带相反电荷的聚电解质和无机纳米颗粒以层层自组装的方法进行组装，最后去除模板，得到杂化微胶囊（氧化硅-鱼精蛋白-PSS杂化微胶囊及制备方法，申请号200810153735.2 公示号CN101429503B）这种方法制备的微胶囊具有均一且可控的形貌及尺寸，但是制备过程相对复杂。也有人通过乳液聚合法，把有机单体和引发剂溶解于油相，无机颗粒分散于水相，再将二者混合，在施加剪切力的情况下，无机颗粒沉积在聚合物胶囊表面，得到杂化微胶囊(L. P. Lv, M. Rohwerder, et al. Redox-Responsive Self-Healing for Corrosion Protection A. Vimalanandan,  Adv. Mater., 2013; 25: 6980–6984.)。
丝胶蛋白是一种球状蛋白，含有较多的丝氨酸、天门冬氨酸等极性侧基氨基酸，具有良好的水溶性和生物相容性，已经广泛用于营养保健食品、化妆品、生物医学等方面。羟基磷灰石是是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机组成成分，具有优良的生物相容性和生物活性，植入体内后，钙和磷会游离出材料表面被身体组织吸收，并生长出新的组织，在生物材料领域已有较为成熟的应用。将羟基磷灰石和丝胶蛋白用于制备杂化微胶囊可以提高囊壁的稳定性，提高微胶囊对温度、pH变化的耐受性，同时提高微胶囊的储存和循环使用性。
发明内容
针对现有微胶囊技术中存在的不足之处，本发明提供一种羟基磷灰石/丝胶蛋白微胶囊材料制备的方法。该方法包括下列步骤：
（1）将100g蚕茧放入5L肥皂水中煮沸，取煮茧水浓缩后，与90%的酒精以体积比1：15混合，富集沉降后离心洗涤，取沉淀物，将沉淀物冷冻干燥得到丝胶蛋白粉末。
（2）配制一定浓度的丝胶蛋白溶液、钙离子溶液和磷酸钙/柠檬酸溶液；
（3）在丝胶蛋白溶液中滴加钙离子溶液，调节反应体系的pH值后，放至恒温箱中反应并持续搅拌；
（4）将步骤（3）中反应后的溶液离心分离出沉淀（即丝胶蛋白微胶囊），用去离子水洗涤；
（5）将步骤（4）得到的丝胶蛋白微胶囊配制成一定浓度的水溶液，放至一定量的磷酸钙/柠檬酸溶液中，并置于恒温箱中震荡反应；
（6）将步骤（5）震荡反应后的溶液离心分离出沉淀，用去离子水洗涤；
（7）将步骤（6）的沉淀放入干燥箱中干燥，即得到羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊。
所述步骤（1）中，丝胶蛋白溶液的重量百分比浓度5.5-6.5%，钙离子溶液的浓度为220-300mmol/L。
所述步骤（1）中，磷酸钙/柠檬酸溶液的配制过程为钙离子溶液与柠檬酸溶液混合之后，再与磷酸盐溶液混合。
所述步骤（1）中，钙离子与磷酸根离子物质的量的比为2:1-3:1，钙离子的浓度为5-15 mmol/L；柠檬酸的浓度为0-2.5mmol/L。
所述步骤（3）中，反应体系的pH值为5-6，恒温箱的温度维持在20-25℃。
所述步骤（5）中，丝胶蛋白微胶囊水溶液的浓度为0.05-0.20g/mL，丝胶蛋白微胶囊水溶液与磷酸钙/柠檬酸溶液的体积比为1:10-1:20。
所述步骤（5）中，恒温箱的温度控制在25-45℃。
所述步骤（5）中，丝胶蛋白微胶囊水溶液与磷酸钙/柠檬酸溶液恒温反应的时间为2-20h。
本发明可以通过调节体系柠檬酸的浓度、丝胶微胶囊浓度及矿化反应时间来制得不同无机壳厚度的杂化微胶囊。根据反应条件的不同，得到的羟基磷灰石的形貌与结晶度有差别，进而杂化微胶囊的壳层的厚度不同。整个过程全部在水溶液中反应，降低了后期的应用门槛，拓宽了应用范围。另外，所得到的杂化微胶囊具有良好的稳定性、生物相容性和生物活性，并且原料来源丰富、价格低廉。
附图说明
图1为本发明实施例中以丝胶蛋白溶液浓度为6%，钙离子溶液浓度为300mmol/L，pH值为6，柠檬酸浓度为0mmol/L，丝胶微胶囊浓度为0.06g/mL，沉淀物与磷酸钙饱和溶液的体积比为1:10，恒温反应3h制得的杂化微胶囊的FE-SEM图；
图2本发明实施例中以丝胶蛋白溶液浓度为6%，钙离子溶液浓度为300mmol/L，pH值为6，柠檬酸浓度为2.5mmol/L，丝胶微胶囊浓度为0.06g/mL，沉淀物与磷酸钙饱和溶液的体积比为1:10，恒温反应3h制得的杂化微胶囊的FE-SEM图；
图3本发明实施例中以丝胶蛋白溶液浓度为6%，钙离子溶液浓度为300mmol/L，pH值为6，柠檬酸浓度为2.5mmol/L，丝胶微胶囊浓度为0.06g/mL，沉淀物与磷酸钙饱和溶液的体积比为1:10，恒温反应3h制得的杂化微胶囊的TEM图；
图4本发明实施例中以丝胶蛋白溶液浓度为6%，钙离子溶液浓度为300mmol/L，pH值为6，柠檬酸浓度为2.5mmol/L，丝胶微胶囊浓度为0.06g/mL，沉淀物与磷酸钙饱和溶液的体积比为1:10，恒温反应3h制得的杂化微胶囊的XRD谱图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
下面结合实施例对本发明做进一步说明：
本发明中所用的蚕茧是指家蚕茧。含磷酸根离子的溶液为磷酸盐溶液，可以为磷酸二氢钠溶液、磷酸氢二钠溶液、磷酸氢二钾溶液、磷酸二氢钾溶液；所用的含钙离子的溶液为钙盐溶液，可以为氯化钙溶液、硝酸钙溶液。所用试剂均为分析纯。
实施例1
（1）将100g蚕茧放入5L肥皂水中煮沸，取煮茧水浓缩后，将其与90%的酒精以体积比1：15混合，富集沉降后离心洗涤，取沉淀物，将沉淀物冷冻干燥得到丝胶粉末。
（2）配制5.5%的丝胶蛋白溶液、220mmol/L的钙离子溶液和磷酸钙/柠檬酸溶液，其中柠檬酸的浓度为0mmol/L；
（3）将丝胶蛋白溶液和钙离子溶液混合，调节pH值达到5.5后，放至20℃恒温箱内反应并持续搅拌；
（4）反应足够长时间后，将反应液进行离心洗涤，将得到的丝胶蛋白微胶囊配成5mL 0.05g/mL的水溶液，放至50mL磷酸钙/柠檬酸溶液中；
（5）将上述溶液放在37℃恒温箱内震荡反应，反应2h后，将反应液离心洗涤，然后放入干燥箱干燥（25—40℃），得到固体物质，即羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊。
实施例2
（1）将100g蚕茧放入5L肥皂水中煮沸，取煮茧水浓缩后，将其与90%的酒精以体积比1：15混合，富集沉降后离心洗涤，取沉淀物，将沉淀物冷冻干燥得到丝胶粉末。
（2）配制5.5%的丝胶蛋白溶液、220mmol/L的钙离子溶液和磷酸钙/柠檬酸溶液，其中柠檬酸的浓度为2.5mmol/L；
（3）将丝胶蛋白溶液和钙离子溶液混合，调节pH值达到6.0后，放至20℃恒温箱内反应并持续搅拌；
（4）反应足够长时间后，将反应液进行离心洗涤，将得到的丝胶蛋白微胶囊配制成5mL 0.05g/mL的水溶液，放至50mL磷酸钙/柠檬酸溶液中；
（5）将上述溶液放在37℃恒温箱内震荡反应，反应3h后，将反应液离心洗涤，然后放入干燥箱干燥（25—40℃），得到固体物质，即羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊。
实施例3
（1）将100g蚕茧放入5L肥皂水中煮沸，取煮茧水浓缩后，将其与90%的酒精以体积比1：15混合，富集沉降后离心洗涤，取沉淀物，将沉淀物冷冻干燥得到丝胶粉末。
（2）配制6%的丝胶蛋白溶液、250mmol/L的钙离子溶液和磷酸钙/柠檬酸溶液，其中柠檬酸的浓度为2.5mmol/L；
（3）将丝胶蛋白溶液和钙离子溶液混合，调节pH值达到5.0后，放至25℃恒温箱内反应并持续搅拌；
（4）反应足够长时间后，将反应液进行离心洗涤，将得到的沉淀物配制成2.5mL 0.07g/mL的水溶液，放至50mL的磷酸钙/柠檬酸溶液中；
（5）将上述溶液放在37℃恒温箱内震荡反应，反应5h后，将反应液离心洗涤，然后放入干燥箱干燥（25—40℃），得到固体物质，即羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊。
实施例4
（1）将100g蚕茧放入5L肥皂水中煮沸，取煮茧水浓缩后，将其与90%的酒精以体积比1：15混合，富集沉降后离心洗涤，取沉淀物，将沉淀物冷冻干燥得到丝胶粉末。
（2）配制6.5%的丝胶蛋白溶液、300mmol/L的钙离子溶液和磷酸钙/柠檬酸溶液，其中柠檬酸的浓度为2.5mmol/L；
（3）将丝胶蛋白溶液和钙离子溶液混合，调节pH值达到6.0后，放至20℃恒温箱内反应并持续搅拌；
（4）反应足够长时间后，将反应液进行离心洗涤，将得到的沉淀物配制成5mL 0.08g/mL的水溶液，放入60mL的磷酸钙/柠檬酸溶液中；
（5）将上述溶液放在37℃恒温箱内震荡反应，反应8h后，将反应液离心洗涤，然后放入干燥箱干燥（25—40℃），得到固体物质，即羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊。
实施例5
（1）将100g蚕茧放入5L肥皂水中煮沸，取煮茧水浓缩后，将其与90%的酒精以体积比1：15混合，富集沉降后离心洗涤，取沉淀物，将沉淀物冷冻干燥得到丝胶粉末。
（2）配制6%的丝胶蛋白溶液、300mmol/L的钙离子溶液和磷酸钙/柠檬酸溶液，其中柠檬酸的浓度为2.5mmol/L；
（3）将丝胶蛋白溶液和钙离子溶液混合，调节pH值达到6.0后，放至20℃恒温箱内反应并持续搅拌；
（4）反应足够长时间后，将反应液进行离心洗涤，将得到的沉淀物配制成5mL 0.1g/mL的水溶液，放入60mL的磷酸钙/柠檬酸溶液中；
（5）将上述溶液放在37℃恒温箱内震荡反应，反应8h后，将反应液离心洗涤，然后放入干燥箱干燥（25—40℃），得到固体物质，即羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊。
实施例6
1）将100g蚕茧放入5L肥皂水中煮沸，取煮茧水浓缩后，将其与90%的酒精以体积比1：15混合，富集沉降后离心洗涤，取沉淀物，将沉淀物冷冻干燥得到丝胶粉末。
（2）配制6.5%的丝胶蛋白溶液、300mmol/L的钙离子溶液和磷酸钙/柠檬酸溶液，其中柠檬酸的浓度为2.5mmol/L；
（3）将丝胶蛋白溶液和钙离子溶液混合，调节pH值达到6.0后，放至20℃恒温箱内反应并持续搅拌；
（4）反应足够长时间后，将反应液进行离心洗涤，将得到的沉淀物配制成6mL 0.15g/mL的水溶液，放入60mL的磷酸钙/柠檬酸溶液中；
（5）将上述溶液放在37℃恒温箱内震荡反应，反应12h后，将反应液离心洗涤，然后放入干燥箱干燥（25—40℃），得到固体物质，即羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊。
实施例7
1）将100g蚕茧放入5L肥皂水中煮沸，取煮茧水浓缩后，将其与90%的酒精以体积比1：15混合，富集沉降后离心洗涤，取沉淀物，将沉淀物冷冻干燥得到丝胶粉末。
（2）配制6.5%的丝胶蛋白溶液、300mmol/L的钙离子溶液和磷酸钙/柠檬酸溶液，其中柠檬酸的浓度为2.5mmol/L；
（3）将丝胶蛋白溶液和钙离子溶液混合，调节pH值达到6.0后，放至25℃恒温箱内反应并持续搅拌；
（4）反应足够长时间后，将反应液进行离心洗涤，将得到的沉淀物配制成3.5mL 0.20g/mL的水溶液，放入70mL的磷酸钙/柠檬酸溶液中；
（5）将上述溶液放在37℃恒温箱内震荡反应，反应20h后，将反应液离心洗涤，然后放入干燥箱干燥（25—40℃），得到固体物质，即羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊。
结合以上实例以及图示，可以看到通过控制柠檬酸的浓度、丝胶微胶囊浓度及矿化反应时间可以制得羟基磷灰石/丝胶蛋白杂化微胶囊。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。