CN102220701A - 用于神经修复的生物活性导电复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于神经修复的生物活性导电复合材料的制备方法。包括步骤：(1)配制吡咯和聚谷氨酸混合溶液，(2)配制氯化铁溶液，(3)配制1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺溶液，(4)配制神经生长因子蛋白溶液，(5)在位聚合吡咯包覆胶原-丝素平行电纺丝膜，得到聚谷氨酸掺杂聚吡咯包覆胶原-丝素蛋白平行丝导电复合膜，(6)连接神经生长因子蛋白在导电复合膜上，得到具有神经生物活性的导电复合材料，是一种很有应用价值的新型生物医用材料，特别是可应用于仿生神经组织工程材料和神经修复材料。
Description
技术领域
本发明属于用于神经修复的导电复合材料的制备方法。
背景技术
目前，为了提高神经组织工程材料和人工神经修复材料的医学应用价值，已研究了很多导电高分子与其它高分子材料的复合。例如，聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等与聚乳酸、聚己内酸酯的复合。但由于这些材料本身性能的不足，限制了它们在医学临床领域的应用。为了改善这些导电高复合材料的生物相容性能，使它们能够在医学临床领域得到良好的应用，研究者研究了很多生物活性蛋白与导电材料的复合技术。目前，尚未见报道神经生长因子连接在聚谷氨酸掺杂聚吡咯包覆胶原-丝素蛋白平行丝导电复合膜的方法。
胶原和蚕丝的丝素材料是两种可生物降解的天然高分子材料，具有优良的生物相容性及良好的机械力学强度。聚吡咯是优良的生物相容性高分子材料，通过掺杂聚谷氨酸可使它具有良好的持久导电性能。神经生长因子能诱导促进神经细胞的繁殖及神经细胞轴突的生长。特别是神经生长因子连接在聚谷氨酸掺杂聚吡咯后，可用于神经组织修复体系。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于神经修复的导电复合材料的制备方法的制备方法。
本发明的制备方法包括如下步骤：
(1) 配制吡咯和聚谷氨酸混合溶液：将0.005~0.08摩尔/升的吡咯溶液与0.005~0.08摩尔/升的聚谷氨酸溶液混合，其中吡咯溶液与聚谷氨酸溶液的体积比是5 : 5，吡咯与聚谷氨酸的质量比是5 : 5；得到0.001~0.100摩尔/升的吡咯和聚谷氨酸混合溶液；
(2) 配制氯化铁溶液：将氯化铁溶于去离子水，室温下搅拌后，得到0.005~0.08摩尔/升的氯化铁溶液；
(3) 配制1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺(EDC)溶液：将EDC溶于pH为7.2的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液，室温下搅拌后，得到0.005~0.08摩尔/升的EDC溶液；
(4) 配制神经生长因子蛋白(NGF)溶液：将NGF(市售)溶于pH为7.2的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液，室温下搅拌后，得到NGF溶液；
(5) 在位聚合吡咯包覆胶原-丝素蛋白平行电纺丝膜：将15 × 30平方毫米的自制胶原-丝素蛋白平行电纺丝膜放入2毫升吡咯与聚谷氨酸的混合溶液中，在1 ~ 4 oC下浸泡1小时后，加入2毫升氯化铁溶液；然后在1 ~ 4 oC下浸泡12 ~ 48小时；取出电纺丝膜，室温干燥1 ~ 2天，得到聚谷氨酸掺杂聚吡咯包覆胶原-丝素蛋白平行丝导电复合膜。
(6) 连接神经生长因子蛋白在导电复合膜上：将15 × 30平方毫米的导电复合膜放入2毫升的EDC溶液中，在室温下浸泡后取出复合膜并用pH为7.2的缓冲溶液冲洗3次，在放入2毫升的NGF溶液中，在室温下浸泡后取出复合膜，经pH为7.2的缓冲溶液冲洗3次后，室温干燥1 ~ 2天，得到用于神经修复的生物活性导电复合材料。
四川大学材料科学与工程学院生物材料实验室所制备的NGF连接的导电复合膜，如图1所示。聚吡咯包覆层的厚度随吡咯溶液浓度的增大而有一定程度的增大，得到复合膜的导电性随聚谷氨酸掺杂量的增加有一定程度的增大。
本发明使具有降解性能的胶原-丝素复合材料和具有导电性能的聚谷氨酸掺杂聚吡咯，以及神经生长因子复合在一起，形成了均匀的生物活性导电复合膜，实现了性能互补，成为了很有应用价值的新型生物材料，特别是应用于仿生神经组织材料和神经修复材料。
附图说明
图1. 生长因子连接的聚谷氨酸掺杂聚吡咯包覆胶原-丝素平行丝导电复合膜的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步的描述。
实施例一
将0.007摩尔的吡咯溶于1升去离子水，得到0.007摩尔/升的吡咯溶液；将0.007摩尔数均相对分子量为2万的聚谷氨酸溶于1升去离子水，得到0.007摩尔/升的聚谷氨酸溶液；将0.015摩尔的氯化铁溶于1升去离子水，得到0.015摩尔/升的氯化铁溶液；将吡咯溶液和聚谷氨酸溶液按照体积比是5 : 5混合，0.014摩尔/升的吡咯和苯磺酸钠混合溶液；将15 × 30平方毫米的自制胶原-丝素蛋白平行电纺丝膜放入2毫升的吡咯和聚谷氨酸混合溶液中，在1 ~ 4 oC下浸泡1小时后，加入2毫升氯化铁溶液；然后在1 ~ 4 oC下浸泡24小时；取出电纺丝膜，室温干燥1天，得到聚谷氨酸掺杂聚吡咯包覆胶原-丝素平行丝导电复合膜。
将15 × 30平方毫米的导电复合膜放入2毫升的0.01g/L EDC溶液中，在室温下浸泡1小时后，取出复合膜并用pH为7.2的缓冲溶液冲洗3次，在放入2毫升的0.1 g/L NGF溶液中，在室温下浸泡后取出复合膜，经pH为7.2的缓冲溶液冲洗3次后，室温干燥1 ~ 2天，得到用于神经修复的生物活性导电复合材料。复合纤维平均直径为450 nm，如图1所示。
实施例二
将0.007摩尔的吡咯溶于1升去离子水，得到0.007摩尔/升的吡咯溶液；将0.007摩尔数均相对分子量为2万的聚谷氨酸溶于1升去离子水，得到0.007摩尔/升的聚谷氨酸溶液；将0.015摩尔的氯化铁溶于1升去离子水，得到0.015摩尔/升的氯化铁溶液；将吡咯溶液和聚谷氨酸溶液按照体积比是6 : 4混合，0.014摩尔/升的吡咯和苯磺酸钠混合溶液；将15 × 30平方毫米的自制胶原-丝素蛋白平行电纺丝膜放入2毫升的吡咯和聚谷氨酸混合溶液中，在1 ~ 4 oC下浸泡1小时后，加入2毫升氯化铁溶液；然后在1 ~ 4 oC下浸泡36小时；取出电纺丝膜，室温干燥2天，得到聚谷氨酸掺杂聚吡咯包覆胶原-丝素平行丝导电复合膜。复合纤维平均直径为500 nm。
将15 × 30平方毫米的导电复合膜放入2毫升的0.02g/L EDC溶液中，在室温下浸泡1小时后，取出复合膜并用pH为7.2的缓冲溶液冲洗3次，在放入2毫升的0.05 g/L NGF溶液中，在室温下浸泡后取出复合膜，经pH为7.2的缓冲溶液冲洗3次后，室温干燥1 ~ 2天，得到用于神经修复的生物活性导电复合材料。
实施例三
将0.007摩尔的吡咯溶于1升去离子水，得到0.007摩尔/升的吡咯溶液；将0.007摩尔数均相对分子量为2万的聚谷氨酸溶于1升去离子水，得到0.007摩尔/升的聚谷氨酸溶液；将0.015摩尔的氯化铁溶于1升去离子水，得到0.015摩尔/升的氯化铁溶液；将吡咯溶液和聚谷氨酸溶液按照体积比是6 : 4混合，0.014摩尔/升的吡咯和苯磺酸钠混合溶液；将15 × 30平方毫米的自制胶原-丝素蛋白平行电纺丝膜放入2毫升的吡咯和聚谷氨酸混合溶液中，在1 ~ 4 oC下浸泡1小时后，加入2毫升氯化铁溶液；然后在1 ~ 4 oC下浸泡48小时；取出电纺丝膜，室温干燥1天，得到聚谷氨酸掺杂聚吡咯包覆胶原-丝素平行丝导电复合膜。复合纤维平均直径为600 nm。
将15 × 30平方毫米的导电复合膜放入2毫升的0.02g/L EDC溶液中，在室温下浸泡1小时后，取出复合膜并用pH为7.2的缓冲溶液冲洗3次，在放入2毫升的0.05 g/L NGF溶液中，在室温下浸泡后取出复合膜，经pH为7.2的缓冲溶液冲洗3次后，室温干燥1 ~ 2天，得到用于神经修复的生物活性导电复合材料。
Claims (7)
1.一种神经修复的生物活性导电复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1) 配制吡咯和聚谷氨酸混合溶液：将吡咯溶于去离子水，室温下搅拌后，得到0.005~0.08摩尔/升的吡咯溶液；将聚谷氨酸（市售）溶于去离子水，室温下搅拌后，得到0.005~0.08摩尔/升的清澈透明的聚谷氨酸溶液；将吡咯溶液和聚谷氨酸溶液混合，其中吡咯溶液与聚谷氨酸溶液的体积比是5 : 5，吡咯与聚谷氨酸的质量比是5 : 5；得到0.001~0.100摩尔/升的吡咯和聚谷氨酸混合溶液；
(2) 配制氯化铁溶液：将氯化铁溶于去离子水，室温下搅拌后，得到0.005~0.08摩尔/升的氯化铁溶液；
(3) 配制1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺(EDC)溶液：将EDC溶于pH为7.2的缓冲溶液，室温下搅拌后，得到0.005~0.08摩尔/升的EDC溶液；
(4) 配制神经生长因子蛋白(NGF)溶液：将NGF(市售)溶于pH为7.2的缓冲溶液，室温下搅拌后，得到NGF溶液；
(5) 在位聚合吡咯包覆胶原-丝素蛋白平行电纺丝膜：将15 × 30平方毫米的自制胶原-丝素蛋白平行电纺丝膜放入2毫升吡咯和聚谷氨酸的混合溶液中，在1 ~ 4 oC下浸泡1小时后，加入2毫升氯化铁溶液；然后在1 ~ 4 oC下浸泡12 ~ 48小时；取出电纺丝膜，室温干燥1 ~ 2天，得到聚谷氨酸掺杂聚吡咯包覆胶原-丝素蛋白平行丝导电复合膜。
2.(6) 连接神经生长因子蛋白在导电复合膜上：将15 × 30平方毫米的导电复合膜放入2毫升的EDC溶液中，在室温下浸泡后取出复合膜并用pH为7.2的缓冲溶液冲洗3次，在放入2毫升的NGF溶液中，在室温下浸泡后取出复合膜，经pH为7.2的缓冲溶液冲洗3次后，室温干燥1 ~ 2天，得到用于神经修复的生物活性导电复合材料。
3.根据权利要求1所述的用于神经修复的生物活性导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中聚谷氨酸的数均相对分子量为5,000 ~ 500,000。
4.根据权利要求1所述的用于神经修复的生物活性导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）、步骤（4）和步骤（6）中缓冲溶液为pH 7.2的三羟甲基氨基甲烷－盐酸缓冲溶液，其浓度为0.01 ~ 0.25摩尔/升。
5.根据权利要求1所述的用于神经修复的生物活性导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）和步骤（6）中神经生长因子蛋白溶液的浓度为0.01~0.5 克/升。
6.根据权利要求1所述的用于神经修复的生物活性导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中导电复合膜在EDC溶液中的室温浸泡时间为0.5 ~ 4小时。
7.根据权利要求1所述的用于神经修复的生物活性导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中导电复合膜在NGF溶液中的室温浸泡时间为0.5 ~ 4小时。
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