CN101474430A - 一种生物活性组织再生膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物活性组织再生膜及其制备方法。该膜为双层复合结构，一层为由丝素蛋白构成的组织隔离层，另一层为附着在组织隔离层上的由丝素蛋白束或混合有生物活性因子的丝素蛋白束构成的组织诱导层；该膜的一面为光滑致密状，另一面为疏松多孔结构。该生物活性组织再生膜的制备方法是将丝素蛋白溶液溶胀后搅拌溶解、脱泡、流延成膜得到组织隔离层，将其一面划痕粗化，再将丝素蛋白溶液或混有生物活性因子的丝素蛋白溶液涂布或采用静电纺丝法喷涂在划痕面上，冷冻、真空干燥脱模即成。该膜无毒无害，生物相容性良好，细胞贴附生长性能优良，原料丰富，成本低廉，能代替胶原等生物医用材料，可广泛用于多个临床学科。

Description

一种生物活性组织再生膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物医学工程材料及其制备方法，特别涉及一种可诱导组织再生的三维组织修复材料及其制备方法，属生物医用材料技术领域。
背景技术
引导组织再生术是目前临床上对组织缺损修复的最佳方法，其原理是利用生物膜的物理屏障功能将骨缺损区与周围组织隔离，创造一个相对封闭的组织环境，从而使骨组织的再生功能得到最大程度的发挥。它的应用为牙周病的治疗，牙种植区骨量不足及其它骨缺损的修复、骨折的愈合提供了一个新的有效途径。
膜材料主要可分为可吸收性和不可吸收性膜两种。①不可吸收性非降解膜材料，以聚四氟乙烯(PTFE)为代表。这种膜具有理化性能稳定、摩擦系数小、无黏性、疏水、耐热、耐腐蚀、耐生物老化、消毒杀菌容易等特点，同时生物相容性好，不影响再生过程，因此应用广泛，曾被奉为“金标准”。但其临床应用操作费时而且困难，放置4～6周后需二次手术摘除，易损坏已经修复好的组织，取出时间也不易确定，同时给患者造成二次创伤，现在已较少应用。②可吸收性降解膜材料。由于这些材料植入体内后不需取出，减少了患者的痛苦和手术难度，因此得到较广泛的应用。目前文献报道的可降解生物膜主要有两种：一种为动物胶原蛋白或胶原纤维制成的胶原膜，另一种为以聚乳酸和医用增塑剂或胶原纤维制成的膜。这些可降解生物膜大多由胶原及聚乳酸等构成，但将它们植入体内后，在降解过程中容易产酸从而可能导致植入区发生炎症反应，同时存在着体内排斥反应的风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种生物相容性好、能在体内降解和具有分隔屏障作用，同时还具有组织诱导再生性的生物活性组织再生膜及其制备方法。该种生物活性组织再生膜为双层复合结构，其平滑的致密层是细胞闭合层，可以阻止不需要的软组织粘膜细胞侵袭到移植缺陷区；近移植区则为疏松多空结构，可结合生物活性因子，能够很好的促进组织再生。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种生物活性组织再生膜，该膜为双层复合结构，其特征在于：一层为由丝素蛋白构成的组织隔离层，另一层为附着在组织隔离层上的由丝素蛋白束或混合有生物活性因子的丝素蛋白束构成的组织诱导层。
所述生物活性组织再生膜的一面为光滑致密状，另一面为疏松多孔结构。生物活性因子为骨形成蛋白、血小板衍生生长因子、胰岛素样生长因子、成纤维细胞生长因子或转化生长因子中的一种或几种。
本发明还提供了上述生物活性组织再生膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将丝素蛋白溶于去离子水配成浓度为10～30％的丝素蛋白溶液备用；
(2)将10～30％的丝素蛋白溶液经室温下溶胀、搅拌溶解、脱泡，然后倒入平板模上流延成膜，再室温挥发、于50～70℃真空干燥制成由丝素蛋白构成的组织隔离层；
(3)在已制成的组织隔离层一面进行划痕粗化处理，再将10～30％的丝素蛋白溶液或者混有生物活性因子的10～30％的丝素蛋白溶液，均匀涂布或者采用静电纺丝方法喷涂在划痕面上；
(4)在-40～-80℃条件下冷冻8～20小时，然后在真空冷冻干燥器中真空干燥，脱模即可。
所述的划痕粗化处理，是在由丝素蛋白构成的组织隔离层的一面上用尖状物刻划，使表面形成深度为1～10微米的交错状划痕。所述混有生物活性因子的10～30％的丝素蛋白溶液中，生物活性因子的含量为3～10mg/ml，生物活性因子为骨形成蛋白、血小板衍生生长因子、胰岛素样生长因子、成纤维细胞生长因子或转化生长因子的一种或几种。
本发明具有以下优点：
1.本发明提供的生物活性组织再生膜平滑的致密层是细胞闭合层，可以阻止不需要的软组织粘膜细胞侵袭到移植缺陷区，也可作为一个支持组织修复的平台辅助创面恢复。当这些软组织细胞生长至闭合时，生物活性组织再生膜允许血管向内生长到蛋白纤维空间中，所以能促进移植点的血管密集。
生物活性组织再生膜疏松多孔的一面是再生组织面，由大量的纳米级别的蛋白束构成，在蛋白束之间具有大量的空间，可以固定组织愈合早期的血凝块以及支持新的组织再生。加入生长因子后更能很好的促进组织再生。在组织再生完全后，生物活性组织再生膜可以被酶解为天然的氨基酸。不像聚乳酸和聚乙交酯制成的膜在降解过程中会产生大量的酸，从而伤害修复的组织。
2.本发明提供的这种生物活性骨诱导再生膜适用范围广，可广泛用于骨科、颅、颌面外科、眼科、普外、胸外、牙种植科、牙周外科和修复重建外科及神经外科等多个临床学科。
3.本发明提供的制备方法简单，工艺成熟，易于控制。
附图说明
图1为本发明的生物活性组织再生膜切面的扫描电镜图；
图2为本发明的生物活性组织再生膜表面培养细胞后的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，其目的在于帮助更好的理解本发明的内容，但这些具体实施方案不以任何方式限制本发明的保护范围。本实施方案中所用的原料可在市场上购得，或可用本领域已知的方法得到。本实施方案中所说的浓度均为质量百分比浓度。
实施例1：用于牙周组织再生的生物活性组织再生膜
(1)选取干净除杂的蚕丝于0.5％ Na2CO3水溶液中，100℃脱胶两次，每次1小时，浴比1：50。脱胶后的丝素置于80℃的干燥箱中干燥至干。取脱胶后的丝素纤维10克溶于100ml的氯化钙/乙醇/水三元溶液(氯化钙、乙醇、水的摩尔比为1:2:8)中，在70℃恒温磁力搅拌溶解。将上述获得的丝素溶液进行透析、脱盐、纯化，得到浓度为2.5～3.5％的水溶性丝素溶液，浓缩干燥即可得丝素蛋白。
(2)用天平称取6g丝素蛋白，加入到20ml的去离子水中，室温下溶胀，搅拌溶解1～3小时至丝素蛋白完全溶解，脱泡1～3小时至溶液中无气泡，倒入5×5cm的平板模，本实施例选用的是平板玻璃模上平淌流延成膜，室温下挥发2天后于70℃下真空干燥8小时得到组织隔离层。此时用探针进行划痕粗化处理，使该组织隔离层的一面上形成深度为1～10微米的交错状划痕。将丝素蛋白溶解到去离子水中，配成10％的丝素蛋白溶液，将该溶液均匀涂布在划痕面上，然后将其放入-80℃冰箱冷冻8小时，再放入真空冷冻干燥器中干燥10小时至干燥成型，脱模即可得到具有双层复合结构的生物活性组织再生膜，一层为由丝素蛋白构成的组织隔离层，另一层为由丝素蛋白束构成的组织诱导层。根据临床要求裁剪成适当大小的块状后封装，经环氧乙烷消毒备用。在用探针进行划痕粗化处理之前，还可对组织隔离层先进行交联处理，再划痕。
实施例2：用于骨组织再生的生物活性组织再生膜
(1)按与实施例1相同的方法制得丝素蛋白。
(2)用天平称取6g丝素蛋白，加入到30ml去离子水中，室温下溶胀，搅拌溶解1～3小时至丝素蛋白完全溶解，脱泡1～3小时至溶液中无气泡后，倒入5×5cm的平板模，本实施例选用的是平板玻璃模上平淌流延成膜，挥发2天后于50℃下真空干燥7小时得到组织隔离层。此时用探针划痕粗化处理，使该组织隔离层的一面上形成深度为1～10微米的交错状划痕。将丝素蛋白溶解在去离子水中，配成浓度为30％的丝素蛋白溶液，然后采用静电纺丝法，按照常规条件在上述划痕面上进行喷纺，即在膜面上形成纳米结构样的交错状蚕丝蛋白束，然后将其放入冰箱中在-70℃下冷冻10小时，再放入真空冷冻干燥器中真空干燥10小时，脱模即可得到具有双层复合结构的生物活性组织再生膜，一层为由丝素蛋白构成的组织隔离层，另一层为由丝素蛋白束构成的组织诱导层。根据临床要求裁剪成适当大小的块状后封装，经环氧乙烷消毒备用。
实施例3：用于骨组织再生的生长因子复合生物活性组织再生膜
(1)按与实施例1相同的方法制得丝素蛋白。
(2)用天平称取6g丝素蛋白，加入到40ml的去离子水中，室温下溶胀，搅拌溶解1～3小时至丝素蛋白完全溶解，脱泡1～3小时至溶液中无气泡后，倒入5×5cm的平板模，本实施例选用的是平板玻璃模上平淌流延成膜，挥发1天后于60℃下真空干燥8小时得到组织隔离层。此时用探针划痕粗化处理，使该组织隔离层的一面上形成深度为1～10微米的交错状划痕。
(3)将0.5g生物活性因子重组人基因骨形成蛋白的冻干粉，加入到用丝素蛋白与去离子水配成的100mL浓度为30％的丝素蛋白溶液中混合均匀，再采用静电纺丝法，按照常规条件进行喷纺，即在组织隔离层的划痕面上形成携带生长因子的蛋白束，然后将其放入冰箱中在-50℃下冷冻15小时，再放入真空冷冻干燥器中真空干燥12小时，脱模即可得到具有双层复合结构的生物活性组织再生膜，一层为由丝素蛋白构成的组织隔离层，另一层为由混合有生物活性因子重组人基因骨形成蛋白的丝素蛋白束构成的组织诱导层。根据临床要求裁剪成适当大小的块状后封装，经环氧乙烷消毒备用。
平板模的规格可根据临床需要而定，对本发明的效果没有影响。

Claims (7)

1.一种生物活性组织再生膜，该膜为双层复合结构，其特征在于：一层为由丝素蛋白构成的组织隔离层，另一层为附着在组织隔离层上的由丝素蛋白束或混合有生物活性因子的丝素蛋白束构成的组织诱导层。
2.根据权利要求1所述的生物活性组织再生膜，其特征在于：所述生物活性组织再生膜的一面为光滑致密状，另一面为疏松多孔结构。
3.根据权利要求1所述的生物活性组织再生膜，其特征在于：所述生物活性因子为骨形成蛋白、血小板衍生生长因子、胰岛素样生长因子、成纤维细胞生长因子或转化生长因子中的一种或几种。
4.一种权利要求1所述的生物活性组织再生膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将丝素蛋白溶于去离子水配成浓度为10～30％的丝素蛋白溶液备用；
(2)将10～30％的丝素蛋白溶液经室温下溶胀、搅拌溶解、脱泡，然后倒入平板模上流延成膜，再室温挥发、于50～70℃真空干燥制成由丝素蛋白构成的组织隔离层；
(3)在已制成的组织隔离层一面进行划痕粗化处理，再将10～30％的丝素蛋白溶液或者混有生物活性因子的10～30％的丝素蛋白溶液，均匀涂布或者采用静电纺丝方法喷涂在划痕面上；
(4)在-40～-80℃条件下冷冻8～20小时，然后在真空冷冻干燥器中真空干燥，脱模即可。
5.根据权利要求4所述的生物活性组织再生膜的制备方法，其特征在于：所述划痕粗化处理，是在由丝素蛋白构成的组织隔离层的一面上用尖状物刻划，使表面形成深度为1～10微米的交错状划痕。
6.根据权利要求4所述的生物活性组织再生膜的制备方法，其特征在于：所述混有生物活性因子的10～30％的丝素蛋白溶液中，生物活性因子的含量为3～10mg/ml。
7.根据权利要求4或6所述的生物活性组织再生膜的制备方法，其特征在于：所述生物活性因子为骨形成蛋白、血小板衍生生长因子、胰岛素样生长因子、成纤维细胞生长因子或转化生长因子中的一种或几种。
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