CN102389585B - 一种在生物医用材料表面负载活性分子的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在生物医用材料表面负载活性分子的方法，其特征在于：包括以下步骤：混合下面三种成分：具有相转变能力的聚合物分子、活性分子、生物医用材料；诱导具有相转变能力的聚合物分子发生相转变，使其分别与活性分子、生物医用材料发生相互作用；其中，所述的具有相转变能力的聚合物分子为丝蛋白、透明质酸、多肽、PLA-PEG-PLA、PLA-PEG-PLGA、PLA-PEG-PCL、PLGA-PEG-PLGA、PLGA-PEG-PCL、PLGA-PEG-PLA、PCL-PEG-PLA、PCL-PEG-PLGA、PCL-PEG-PCL、PEG-PLA-PEG、PEG-PLGA-PEG、PEG-PCL-PEG、PEO-PPO-PEO中的至少一种，活性分子为生长因子，酶，短肽，有机药物分子，荧光染料中的至少一种。本发明提供了一种简单温和的直接在生物医用材料表面负载活性分子的方法，保持活性分子的生物活性，有效的负载和控制释放活性分子。
Description
技术领域
本发明涉及一种在生物医用材料表面负载活性分子的方法。
背景技术
近年来，生物医用材料已广泛应用于临床治疗，受到人们的关注，然而，绝大多数生物医用材料表现出生物学惰性，不能引导和促进细胞、组织、器官的生长与再生，因此需要进行生物医用材料的功能化，将具有生物活性的功能分子负载于材料表面，使材料具备一定的生物学功能。但是，多数活性分子，如生长因子，酶等对环境敏感，易失活，所以应该寻求条件温和、操作简单的方法，将活性分子与生物材料相结合，并使其在长时间范围内保持生物活性。
目前，活性分子的负载与控制释放可以通过微球作为载体来完成，但是直接在三维生物医用材料表面负载活性功能分子的有效方法未见报道，仅仅通过材料本身与活性分子之间的吸附作用，很难达到活性分子的负载与控制释放的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种在生物医用材料表面负载活性分子的方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种在生物医用材料表面负载活性分子的方法，包括以下步骤：
1）将生物医用材料置于活性分子与具有相转变能力的聚合物的混合溶液中，使其充分接触；
2）将经步骤1）处理的生物医用材料置于诱导环境中，诱导其表面的具有相转变能力的聚合物发生相转变。
所述的具有相转变能力的聚合物分子为丝蛋白、纤维蛋白、壳聚糖、透明质酸、多肽、PLA-PEG-PLA、PLA-PEG-PLGA、PLA-PEG-PCL、PLGA-PEG-PLGA、PLGA-PEG-PCL、PLGA-PEG-PLA 、PCL-PEG-PLA 、PCL-PEG-PLGA、PCL-PEG-PCL、PEG-PLA-PEG、PEG-PLGA-PEG、PEG-PCL-PEG、PEO-PPO-PEO中的至少一种。
所述的活性分子为生长因子，酶，短肽，有机药物分子，荧光染料中的至少一种。
所述的生物医用材料为组织工程支架、神经导管、血管支架材料、骨折内固定器件（螺钉、板材）、组织防粘连膜、烧伤敷料、手术缝合线、生物芯片中的至少一种。
所述的相转变包括由醇诱导的相转变，无机盐诱导的相转变，温度诱导的相转变、pH值诱导的相转变。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种简单温和的直接在生物医用材料表面负载活性分子的方法，保持活性分子的生物活性，有效的负载和控制释放活性分子。
附图说明
图1是PLGA神经导管负载神经营养因子-3（NT-3）后，NT-3的累积释放曲线图。
具体实施方式
一种在生物医用材料表面负载活性分子的方法，包括以下步骤：
1）将生物医用材料置于活性分子与具有相转变能力的聚合物的混合溶液中，使其充分接触；
2）将步骤1）中的生物医用材料再放置于诱导环境中，诱导具有相转变能力的聚合物发生相转变。
3）将步骤2）中的生物医用材料再洗涤，干燥。
步骤1）中，接触的时间优选为4-8小时。
步骤2）中，所述的诱导环境包括醇诱导环境、无机盐诱导环境、温度诱导环境、pH值诱导环境，优选为醇诱导环境、无机盐诱导环境、温度诱导环境中的一种。
步骤2）中所述的，将步骤1）中的生物医用材料置于诱导环境中是指将步骤1）中的生物医用材料取出并置于醇溶液中（优选为质量浓度为70-80%的醇溶液），或者将生物医用材料取出并置于无机盐溶液中（优选为40-50%的NaCl溶液），或者将步骤1）中的生物医用材料取出置于温度环境中（优选为37℃的恒温箱）。
步骤2）中，放置于诱导环境的时间优选为5-15min。
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1
a）配制30mg/ml蚕丝蛋白、5μg/ml神经营养因子-3（NT-3）的水溶液，溶液的体积为5ml；
b）将PLGA多孔支架（宏观尺寸为内径2mm，外径3mm，长1cm）置于上述混合溶液中，450rpm摇床，放置4小时；
c）取出PLGA多孔支架，将其置于5ml70%乙醇溶液15min，超纯水清洗；
d）真空干燥，即可得到负载NT-3的PLGA多孔支架。
实施例2
a）配制30mg/ml蚕丝蛋白、5μg/ml血管内皮生长因子（VEGF）的水溶液，溶液的体积为5ml；
b）将人造PLLA血管支架（内径5mm，外径7mm，长3cm）置于上述混合溶液中，450rpm摇床，放置8小时；
c）取出人造PLLA血管支架，将其置于5ml70%乙醇溶液10min，超纯水清洗；
d）真空干燥，即可得到负载VEGF的PLLA血管支架。
实施例3
a）配制20mg/ml纤维蛋白、1μg/ml硫酸软骨素酶的水溶液，溶液的体积为5ml；
b）将PLGA神经导管（内径2mm，外径3mm，长1cm）置于上述混合溶液中，450rpm摇床，放置4小时；
c）取出PLGA神经导管，将其置于5ml70%乙醇溶液5min，超纯水清洗；
d）真空干燥，即可得到负载硫酸软骨素酶的PLGA神经导管。
实施例4
a）配制20mg/ml纤维蛋白、1μg/ml硫酸软骨素酶的水溶液，水溶液的体积为5ml；
b）将PLGA神经导管（内径2mm，外径3mm，长1cm）置于上述混合溶液中，450rpm摇床，放置6小时；
c）取出PLGA神经导管，将其置于5ml75%乙醇溶液10min，超纯水清洗；
d）真空干燥，即可得到负载硫酸软骨素酶的PLGA神经导管。
实施例5
a）4℃环境下，配制PLGA-PEG-PLGA（15%，w/v）、5μg/ml神经生长因子（NGF）的水溶液，水溶液的体积为5ml；
b）将PLGA神经导管（内径2mm，外径3mm，长1cm）置于上述混合溶液中，450rpm摇床，放置4小时；
c）取出PLGA神经导管，将其置于37℃恒温箱中10min，即可得到负载NGF的PLGA神经导管。
实施例6
a）配制30mg/ml蚕丝蛋白、1μg/ml血管内皮生长因子（VEGF）的水溶液，溶液的体积为5ml；
b）将人造PLLA血管支架（内径5mm，外径7mm，长3cm）置于上述混合溶液中，450rpm摇床，放置5小时；
c）取出人造PLLA血管支架，将其置于5ml65%NaCl溶液中15min，超纯水清洗；
d）真空干燥，即可得到负载VEGF的PLLA血管支架。
醇、无机盐、以及温度可诱导聚合物分子发生相转变，通过聚合物分子链段的无规卷曲或折叠，改变聚合物的溶解性，使聚合物从溶液中析出，负载于生物医用材料表面。
需要注意的是，对诱导环境的选择遵循一个原则：活性分子在其中不失活，因此，采用醇诱导（优选为将生物医用材料置于质量浓度为70-80%的醇溶液中）、或是无机盐诱导（优选为将生物医用材料置于40-50%的NaCl溶液中）、或者是温度诱导（优选为将生物医用材料置于37℃的恒温箱中）取决于不同的活性分子的性质，具体的活性分子在哪种环境中不失活为本行业的公知常识。
本发明的具有相转变能力的聚合物分子发生相转变后，会分别与活性分子、生物医用材料发生相互作用，所述的相互作用包括静电作用，范德华作用，吸附作用，位阻作用，通过这些作用，使得活性分子负载于生物医用材料表面，这样，生物医用材料表面就可以负载活性分子，保持活性分子的生物活性，有效的负载和控制释放活性分子。
如实施例1，醇诱导蚕丝蛋白发生构象转变，蚕丝蛋白的构象转变成β-构象，最终，蚕丝蛋白的疏水基团裸露在外，亲水基团包裹NT-3在内，蚕丝蛋白的疏水基团与PLGA神经导管表面疏水基团相互作用，负载NT-3于PLGA神经导管表面，当神经导管被植入人体后，负载于神经导管上的NT-3就会缓慢地释放出来。
从实施例1的图1可以看出，NT-3是逐渐均匀释放的。ELISA检测显示，平均每毫克PLGA神经导管，每天释放具有生物活性的NT-3约150pg。结果表明，此种方法可以在保持NT-3活性的前提下，使NT-3均匀的释放1个月以上，因为此种功能化方法过程温和，蚕丝蛋白在发生构象转变与NT-3作用的同时，避免了NT-3与大量溶剂分子作用，对NT-3有一定的保护作用，保持NT-3活性，并且，随着蚕丝蛋白和PLGA神经导管的降解，NT-3逐步均匀的释放至溶液体系。
Claims (1)
1.一种在生物医用材料表面负载活性分子的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）配制30mg/ml蚕丝蛋白、5μg/ml神经营养因子-3的水溶液，溶液的体积为5ml；
2）将PLGA多孔支架置于上述混合溶液中，450rpm摇床，放置4小时；
3）取出PLGA多孔支架，将其置于5ml70%乙醇溶液15min，超纯水清洗；
4）真空干燥，即可得到负载神经营养因子-3的PLGA多孔支架。
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