CN101584885A - 具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子生物医用材料领域，具体涉及一种具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法。它是以天然生物材料、可降解聚合物、纳米羟基磷灰石为原料制备而成的三层复合膜。将不同配比的天然生物材料、可降解聚合物、纳米羟基磷灰石混合物溶于特定溶剂中，通过层层静电纺丝的方法制备天然生物材料/可降解聚合物/纳米羟基磷灰石三层梯度复合膜，并且通过层层静电自组装的方式用纯天然生物材料修饰膜的表面。本发明具有优良的生物相容性和机械性能，膜材料一侧粗糙疏松，可面向缺损区，有利于骨的吸附生长和凝血块的稳定；另一侧光滑致密，可面向周围组织，阻止结缔组织进入缺损区。

Description

具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法

技术领域

本发明属于高分子生物医用材料领域，具体涉及一种具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法。

背景技术

引导组织再生膜最初应用于牙周组织的修复再生研究中，利用膜的物理屏障功能将缺损组织与周围组织隔离，以形成并维持一个有利于组织再生的间隙，阻止结缔组织和上皮细胞进入缺损区，促进细胞的生长增殖分化以形成新的组织。

引导组织再生膜材料可以分为可吸收和不可吸收材料两类，它们都具有阻隔细胞与引导特定组织再生的功能。以聚四氟乙烯为代表的不可吸收膜材料稳定，具有良好的力学性能而且应用广泛，但是由于它们的不可降解性，需要二次手术取出，增加了病人的痛苦，如果其过早暴露在体外则易受细菌感染，从而导致软组织的开裂。

这就为可降解吸收膜材料的发展提供了广阔的空间，可吸收材料又可分为天然生物膜材料，如胶原、明胶、壳聚糖等和合成高分子膜材料，如聚乳酸、聚羟基乙酸、聚羟基丁酸酯、聚己内酯、聚氧化乙烯及其共聚物等。天然生物膜材料虽然具有优异的生物相容性，但是它们降解速度快，力学强度差，容易导致膜的塌陷而影响组织的再生；合成高分子膜材料虽然生物性能相对不如胶原，但是降解速度相对较慢，而且具有良好的力学性能和热稳定性。

基于以上内容，同时考虑到纳米羟基磷灰石更优异的力学性能和诱导骨生长能力，本发明采用天然生物材料、可降解聚合物和纳米羟基磷灰石(nHA)为原料，制备一种三层的引导组织再生膜，并且采用层层静电自组装的方式修饰膜的表面，增加膜表面的生物相容性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好生物相容性和力学性能的梯度三层引导组织再生膜制备方法，它以天然生物材料、可降解聚合物、纳米羟基磷灰石(nHA)为原料，具有天然生物材料的良好生物相容性、聚合物的良好力学性能和纳米羟基磷灰石的骨诱导性能。膜材料一侧粗糙疏松，可面向缺损区，有利于骨的吸附生长和凝血块的稳定；另一侧光滑致密，可面向周围组织，阻止结缔组织进入缺损区。

本发明提出的具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法，是将不同配比的天然生物材料/可降解聚合物/纳米羟基磷灰石混合物溶于特定的溶剂中，利用静电纺丝的方法制备天然生物材料/可降解聚合物/纳米羟基磷灰石的梯度三层复合引导膜。并且使用纯天然生物材料电解质溶液修饰引导膜的表面，增加膜的生物相容性。具体步骤为：

(1)取天然生物材料，将其按照浓度从低到高的顺序分别溶于挥发性良好的溶剂中，得到溶液A、B和C，磁力搅拌8h～24h；以g/mL为单位，天然生物材料浓度为0.1％～15％；

(2)将不同浓度的可降解聚合物和纳米羟基磷灰石分别放入溶液A、B和C中，得到溶液D、E和F，磁力搅拌8h～24h；聚合物材料浓度为0.1％～15％，纳米羟基磷灰石浓度为0.005％～1％；

(3)取3mL-20mL步骤(2)所得的溶液E，进行静电纺丝，得到第一层膜；

(4)取3mL-20mL步骤(2)所得的溶液D在步骤(3)所得的第一层膜上进行静电纺丝，得到双层膜；

(5)取3mL-20mL步骤(2)所得的溶液F在步骤(4)所得双层复合膜上进行静电纺丝，得到三层复合膜；

(6)将步骤(5)得到的三层复合膜置于真空干燥器中，真空温度为10～45℃，真空时间为12～36h；

(7)将步骤(6)所得的三层复合膜浸泡于天然生物材料的电解质溶液中，电解质溶液浓度为0.1mg/mL～2mg/mL，浸泡时间为5分钟～55分钟，浸泡结束后用纯净水冲洗膜表面，再将装有天然生物材料的电解质溶液喷洒在膜的表面，此时的电解质溶液所带电荷与上一种电解质溶液相反，电解质溶液浓度为0.1mg/mL～2mg/mL，再用纯净水冲洗膜的表面，晾干，即得到所需产品。

本发明中，步骤(1)中所述天然生物材料为胶原、明胶或壳聚糖等中一至几种。

本发明中，步骤(1)中所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、三氟乙醇、六氟异丙醇、三氟乙酸等中任一种或几种的复合溶液。

本发明中，步骤(2)中所述可降解聚合物为聚乳酸、聚(丙交酯-己内酯)、聚(乳酸-羟基乙酸)、聚己内酯、聚羟基乙酸、聚氧化乙烯或聚乙二醇等中任一种。

本发明中，步骤(3)、(4)、(5)中所述静电纺丝参数为电纺电压是8-30kv，接收距离是8-20cm，电纺流速是0.1-3.5mL/h，以铝箔为接收器。

本发明中，步骤(6)中所述电解质溶液为水溶液、缓冲溶液或酸溶液等中任一种。所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲液、醋酸盐缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液或醋酸-醋酸钾缓冲液等中任一种。所述酸溶液为乙酸溶液或盐酸溶液等中一种。

本发明使用含有天然生物材料比例相对高的复合膜作为底层膜材料，表面疏松粗糙，面向缺损区，更有利于缺损组织的修复再生。

本发明使用含有可降解聚合物比例相对高的复合膜作为第二层膜材料，提高膜材料的力学性能，以免膜在体内坍塌。

本发明使用含有天然生物材料比例相对高的复合膜作为第三层膜材料，表面致密光滑，面向周围组织，阻止结缔组织进入缺损区。

本发明加入羟基磷灰石，进一步提高膜强度和提高骨的诱导性。

本发明通过控制静电纺丝参数等来控制膜的厚度、孔隙率、降解时间和机械强度等。

本发明通过层层静电自组装用纯天然生物材料修饰膜的表面，增加了尘物相容性。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明，但本发明并不限于这些实例。

实施例1：

1、将不同量的明胶分别溶于三氟乙醇中，分别得到明胶浓度为3％、5％、10％的溶液A、B和C，磁力搅拌12h。

2、将不同量的聚乳酸、纳米羟基磷灰石分别加入溶液A、B和C中，得到溶液D、E和F，D、E和F中聚乳酸含量分别为10％、5％和3％，纳米羟基磷灰石浓度为0.005％，D、E和F溶液磁力搅拌12h。

3、取溶液E(3mL)进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为10kv，接收距离为12cm，流速为0.2mL/h，得到第一层膜；

4、取溶液D(10mL)在第一层膜材料上继续进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为10kv，接收距离为12cm，流速为0.2mL/h，得到双层复合膜；

5、取溶液F(3mL)在双层复合膜材料上继续进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为10kv，接收距离为12cm，流速为0.2mL/h，得到三层梯度复合膜。

6、将步骤5得到的膜置于真空干燥器中，25℃，24h后取出，取膜。

7、将干燥后的膜浸泡于胶原乙酸溶液中10min，溶液浓度0.5mg/mL，取出，用装有纯净水的喷瓶冲洗膜的两表面，然后使用装有明胶水溶液的喷瓶将明胶溶液均匀喷洒在膜的两表面上，溶液浓度1mg/mL，再用纯净水冲洗两表面，晾干，即得所需产品。

实施例2：

1、将不同量的胶原分别溶于六氟异丙醇中，分别得到明胶浓度为1％、3％、8％的溶液A、B和C，磁力搅拌8h。

2、将不同量的聚己内酯、纳米羟基磷灰石分别加入溶液A、B和C中，得到溶液D、E和F，D、E和F中聚己内酯含量分别为10％、6％和2％，纳米羟基磷灰石浓度分别为0.1％，D、E和F溶液磁力搅拌20h。

3、取溶液E(3mL)进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为8kv，接收距离为18cm，流速为1mL/h，得到第一层膜；

4、取溶液D(5mL)在第一层膜材料上继续进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为13kv，接收距离为10cm，流速为3mL/h，得到双层复合膜；

5、取溶液F(3mL)在双层复合膜材料上继续进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为10kv，接收距离为15cm，流速为1mL/h，得到三层梯度复合膜。

6、将步骤5得到的膜置于真空干燥器中，45℃，12h后取出，取膜。

7、将干燥后的膜浸泡于明胶水溶液中40min，取出，溶液浓度2mg/mL，用装有纯净水的喷瓶冲洗膜的两表面，然后使用装有壳聚糖水溶液的喷瓶将壳聚糖溶液均匀喷洒在膜的两个表面上，溶液浓度0.1mg/mL，再用纯净水冲洗两表面，晾干，即得所需产品。

实施例3：

1、将不同量的胶原分别溶于六氟异丙醇中，分别得到明胶浓度为3％、8％、12％的溶液A、B和C，磁力搅拌24h。

2、将不同量的聚乳酸、纳米羟基磷灰石分别加入溶液A、B和C中，得到溶液D、E和F，D、E和F中聚乳酸含量分别为7％、6％和2％，纳米羟基磷灰石浓度分别为1％，D、E和F溶液磁力搅拌10h。

3、取溶液E(3mL)进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为20kv，接收距离为11cm，流速为1mL/h，得到第一层膜材料；

4、取溶液D(12mL)在第一层膜材料上继续进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为10kv，接收距离为12cm，流速为2mL/h，得到双层复合膜；

5、取溶液F(3mL)在双层复合膜材料上继续进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为16kv，接收距离为15cm，流速为1.5mL/h，得到三层梯度复合膜。

6、将步骤5得到的膜置于真空干燥器中，10℃，36h后取出，取膜。

7、将干燥后的膜浸泡于明胶水溶液中40min，取出，溶液浓度1.5mg/mL，然后使用装有胶原水溶液的喷瓶将壳聚糖溶液均匀喷洒在膜的两表面上，溶液浓度1mg/mL，再用纯净水冲洗两表面，晾干，即得所需产品。

实施例4：

1、将不同量的壳聚糖分别溶于六氟异丙醇中，分别得到壳聚糖浓度为1％、3％、5％的溶液A、B和C，磁力搅拌12h。

2、将不同量的聚己内酯、纳米羟基磷灰石分别加入溶液A、B和C中，得到溶液D、E和F，D、E和F中聚己内酯含量分别为5％、3％和1％，纳米羟基磷灰石浓度分别为0.5％，D、E和F溶液磁力搅拌12h。

3、取溶液E(3mL)进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为25kv，接收距离为18cm，流速为2mL/h，得到第一层膜材料；

4、取溶液D(6mL)在第一层膜材料上继续进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为20kv，接收距离为19cm，流速为4mL/h，得到双层复合膜；

5、取溶液F(3mL)在双层复合膜材料上继续进行静电纺丝，用铝箔作为接收器，电纺电压为20kv，接收距离为18cm，流速为2mL/h，得到三层梯度复合膜。

6、将步骤5得到的膜置于真空干燥器中，25℃，24h后取出，取膜。

7、将干燥后的膜浸泡于明胶水溶液中40min，溶液浓度1mg/mL，取出，用装有纯净水的喷瓶冲洗膜的两表面，然后使用装有胶原水溶液的喷瓶将胶原溶液均匀喷洒在膜的两表面上，溶液浓度1mg/mL，再用纯净水冲洗两表面，晾干，即得所需产品。

Claims (7)

1、一种具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法，其特征在于制备方法如下：

(1)取天然生物材料，将其按照浓度从低到高的顺序分别溶于溶剂中，得到溶液A、B和C，磁力搅拌8h～24h；以g/mL为单位，天然生物材料浓度为0.1％～15％；

(2)将不同浓度的可降解聚合物和纳米羟基磷灰石分别放入溶液A、B和C中，得到溶液D、E和F，磁力搅拌8h～24h；聚合物材料浓度为0.1％～15％，纳米羟基磷灰石浓度为0.005％～1％；

(3)取3mL-20mL步骤(2)所得的溶液E，进行静电纺丝，得到第一层膜；

(4)取3mL-20mL步骤(2)所得的溶液D在步骤(3)所得的第一层膜上进行静电纺丝，得到双层膜；

(5)取3mL-20mL步骤(2)所得的溶液F在步骤(4)所得双层复合膜上进行静电纺丝，得到三层复合膜；

(6)将步骤(5)得到的三层复合膜置于真空干燥器中，真空温度为10～45℃，真空时间为12～36h；

(7)将步骤(6)所得的三层复合膜浸泡于天然生物材料的电解质溶液中，电解质溶液浓度为0.1mg/mL～2mg/mL，浸泡时间为5分钟～55分钟，浸泡结束后用纯净水冲洗膜表面，再将装有天然生物材料的电解质溶液喷洒在膜的表面，此时的电解质溶液所带电荷与上一种电解质溶液相反，电解质溶液浓度为0.1mg/mL～2mg/mL，再用纯净水冲洗膜的表面，晾干，即得到所需产品。

2、根据权利要求1所述具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述天然生物材料为胶原、明胶或壳聚糖中的一至几种。

3、根据权利要求1所述具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、三氟乙醇、六氟异丙醇或三氟乙酸中任一种。

4、根据权利要求1所述具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述可降解聚合物为聚乳酸、聚(丙交酯-己内酯)、聚(乳酸-羟基乙酸)、聚己内酯、聚羟基乙酸、聚氧化乙烯或聚乙二醇中任一种。

5、根据权利要求1所述具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法，其特征在于步骤(3)、(4)、(5)中所述静电纺丝其参数为电纺电压是8-20kv，接收距离是8-20cm，电纺流速是0.1-3.5mL/h，以铝箔为接收器。

6、根据权利要求1所述具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法，其特征在于步骤(6)中所述电解质溶液为水溶液、缓冲溶液或酸溶液中任一种。

7、根据权利要求6所述具有梯度的三层引导组织再生膜的制备方法，其特征在于所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲液、醋酸盐缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液或醋酸-醋酸钾缓冲液中任一种。所述酸溶液为乙酸溶液或盐酸溶液中任一种。