CN103386150B - 葡甘聚糖/壳聚糖引导组织再生复合膜的制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种葡甘聚糖/壳聚糖引导组织再生复合膜的制备方法和应用。所述制备方法包括将葡甘聚糖溶液和壳聚糖溶液混合均匀，得到混合液；再混合液静置1～2h、成膜，然后中和至中性，并将其干燥、预冷；最后将透明质酸溶液、葡甘聚糖溶液和壳聚糖溶液的混合液倒入预冷过的膜上，然后经冷冻干燥、氨气碱处理，得到所述复合膜。本发明制备方法中将壳聚糖与葡甘聚糖结合，既改善了传统壳聚糖引导组织再生复合膜生物降解性差和柔韧性差的缺点，又改善了葡甘聚糖湿态力学强度低的不足；所制得的引导组织再生复合膜美观、生物相容性好、力学强度高、降解速率可调。

Description

葡甘聚糖/壳聚糖引导组织再生复合膜的制备方法和应用

技术领域

本发明属于引导组织再生膜技术领域，具体涉及一种葡甘聚糖/壳聚糖引导组织再生复合膜的制备方法和应用。

背景技术

现代医疗技术对于骨缺损的治疗方法有骨水泥填补法、生长因子促进法、自体骨移植法、物理刺激法和不对称引导组织再生法等。其中，不对称引导组织再生（Guide tissue regeneration,GTR）技术是一种应用广泛而有效的治疗严重骨骼、牙周病的方法，其具有手术实施简单、效率高以及无免疫排斥作用等优点。

牙周炎是一种最具破坏性的慢性疾病，影响牙周系统的完整性，并导致牙周组织结构的破坏，最终牙齿脱落，是临床常见并急需解决的一个问题。随着社会逐步进入人口老龄化，牙周炎疾病导致牙齿缺失将更为普遍，其对人类健康的危害也越来越突出。牙周治疗最终目的是使牙槽骨、牙周韧带和牙骨质获得再生，形成牙周新附着，实现牙周组织结构再生和功能恢复。组织工程技术引入牙周治疗的研究领域，为牙周治疗带来了新的思路。在该技术中需要使用特殊制备的引导组织再生膜（GTR膜）实施手术。

GTR膜材料分为可吸收GTR膜和不可吸收GTR膜两大类。不可吸收性GTR膜在体内不能自行降解，需二次手术取出，容易导致伤口裂开影响伤口的愈合，也加大了术后感染的可能性。因此，对可吸收性GTR膜的开发和研究便成为了目前GTR膜材料发展的重要方向。目前可使用的可吸收性GTR膜有合成高分子聚合物膜和天然生物膜材料两大类。常用的有合成聚乳酸、聚氨基甲酸酯、Polyglatin-910等。这类材料具有力学强度高，降解速率可调的优点。但是其生物相容性比天然材料要差很多。常用的天然生物膜材料有壳聚糖、聚乳酸、透明质酸、胶原，及其中几种材料的复合膜、异体冻干骨膜等。上述中多糖类材料的复合膜力学强度不足，而且柔韧性差，植入人体后容易损伤周围组织，降解时间长。而胶原类和异体冻干骨膜具有成本高，制备工艺复杂的缺点。

壳聚糖(chitosan，CS)是甲壳素脱乙酰基的衍生物，是储量丰富的天然线性多糖，多项研究表明，壳聚糖具有止血、杀菌、促进上皮修复以及抑制成纤维细胞生长的作用，已被开发应用于组织工程支架、GTR技术等领域。但是其生物降解性较差。

魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan，KGM)，又称葡甘聚糖，其是由D-葡萄糖(G)和D-甘露糖(M)按1：1.6或1：1.69的摩尔比通过糖苷键结合而成的复合多糖，具有较强的反应活性和较好的生物可降解性。魔芋葡甘聚糖分子链上具有大量的羟基，这些羟基的存在可提高高分子材料的强度，并且大量的羟基更易形成分子间氢键，起到物理交联的作用。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种葡甘聚糖/壳聚糖引导组织再生复合膜，该引导组织再生复合膜生物相容性好、力学强度高、降解速率可调。

本发明的另一目的在于提供上述葡甘聚糖/壳聚糖引导组织再生复合膜的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述葡甘聚糖/壳聚糖引导组织再生复合膜的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种葡甘聚糖/壳聚糖引导组织再生复合膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）致密面的制备：将葡甘聚糖溶液与壳聚糖溶液混合均匀，静置1～2h然后流延成膜，中和至中性，并将其干燥、预冷；其中壳聚糖与葡甘聚糖的干物质质量配比为(1:1)～(2:1)；

（2）海绵面的制备：将透明质酸溶液、葡甘聚糖溶液和壳聚糖溶液混合，并倒入步骤（1）预冷过的膜上，然后经冷冻干燥、氨气碱处理，得到所述引导组织再生复合膜；其中壳聚糖与葡甘聚糖干物质质量比为(1:1)～(2:1)。

本发明制备方法中将壳聚糖与葡甘聚糖结合，既改善了传统壳聚糖引导组织再生复合膜生物降解性差和柔韧性差的缺点，又改善了葡甘聚糖湿态力学强度低的不足。

优选的，步骤（1）和步骤（2）所述壳聚糖与葡甘聚糖干物质质量比为0.56:0.44。

优选的，步骤（1）和步骤（2）所述的壳聚糖包括羧基化壳聚糖、羟基化壳聚糖或壳聚糖季铵盐。

优选的，步骤（1）中所述的壳聚糖溶液的质量百分浓度为0.1～2%，葡甘聚糖溶液的质量百分浓度为0.5～1%。

优选的，步骤（2）中所述的成膜温度为25～40℃，所述中和是指在氨气气氛下中和，所述预冷为-80℃冷冻4h。

优选的，步骤（2）中所述的壳聚糖溶液的质量百分浓度为0.1～2%，葡甘聚糖溶液的质量百分浓度为0.5～1%，所述的透明质酸溶液的质量百分浓度为0.5～1%，透明质酸溶液添加量为壳聚糖溶液体积的1/100～1/10。

上述葡甘聚糖/壳聚糖引导组织再生复合膜应用于牙周组织再生手术中。

本发明的基本原理如下：

壳聚糖及其衍生物具有抑制成纤维细胞生长的生物学特性，并且具有广泛的抑菌作用，但是体内降解性能较差。葡甘聚糖具有良好的亲水性、成膜性和抗菌性，但是易溶于水，导致其湿态力学强度不高。本发明将上述两种材料复合能结合这两种材料的优点，并能够改善这两种材料单独使用存在的缺点，所得到的引导组织再生复合膜具有优良的生物相容性、合适的湿态力学强度、优良的柔韧性和贴附性。

透明质酸具有良好的生物相容性和抑制成纤维细胞作用，但是水溶性强，本发明中透明质酸作为功能添加物。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）本发明引导组织再生复合膜具有不对称结构，一面能促进诱导骨细胞生长分化，另一面可以抑制成纤维细胞生长：利用膜的机械屏障作用，选择性的将上皮细胞和成纤维细胞阻挡于缺损外，引导来自骨膜骨髓的骨生成细胞在其表面贴附，进而增殖分化成骨细胞；并且该复合膜具有广泛的抗菌作用。

（2）本发明引导组织再生复合膜具有良好的亲水性、生物降解性，弥补了纯壳聚糖膜降解周期长的不足。

（3）本发明引导组织再生复合膜具有良好的吸附性能，可作为良载体配合药物治疗。

（4）本发明引导组织再生复合膜具有良好的柔韧性和贴附性能，能够与骨组织贴附紧密，且不易损伤周围软组织，操作方便。

（5）本发明引导组织再生复合膜制备工艺简单，原料来源丰富，功能全面，具有很高的研究价值和市场价值。

附图说明

图1为本发明引导组织再生复合膜大体观察图；

图2为本发明引导组织再生复合膜扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。如无特别说明，本发明中所有原料和试剂均为市购常规原料、试剂。

以下实施例中所述的葡甘聚糖溶液为湖北天源协力魔芋有限公司生产的葡甘聚糖粉末与去离子水配制而成；配制步骤为：称取葡甘聚糖粉末加入到去离子水中，在60℃下机械搅拌（转速300-400r/min，时间1h），配制成质量浓度为1%的葡甘聚糖溶液。以下实施例中所述的壳聚糖溶液为美国Sigma-Aldrich公司的壳聚糖粉末与去离子水配制而成；配制步骤为：称取壳聚糖粉末，加入到去离子水中，滴加冰醋酸，室温下磁力搅拌1h，配制成质量浓度为1%的壳聚糖溶液（冰醋酸质量浓度1%）。

实施例1

（1）致密面的制备：将15mL质量百分浓度为1%的葡甘聚糖溶液和15mL质量百分浓度为1%的壳聚糖溶液在磁力搅拌下混合均匀（壳聚糖与葡甘聚糖的干物质质量配比为1:1），静置1h后流延成膜，然后用氨气中和至中性，并将其干燥、放入-80℃冰箱中预冷4h；

（2）海绵面的制备：将1mL质量百分浓度为0.5%的透明质酸溶液、13mL质量百分浓度为1%的葡甘聚糖溶液和17mL质量百分浓度为1%的壳聚糖溶液混合，预冷10min，倒入步骤（1）预冷过的膜上，然后将其在-80℃冰箱中冷冻2h，然后冻干、用氨气中和，得到所述引导组织再生复合膜。

所述流延成膜具体步骤为将溶液倒入培养皿中，在25℃烘箱内风干成膜。

本实施例制备的引导组织再生复合膜外观呈白色，如图1所示。经检测，其最大湿态拉伸强度为2.78MPa，干态拉伸强度为33.23MPa，最大湿态拉伸率为172%；降解实验结果表明该复合膜在体内降解速率为25周。本实施例制备的引导组织再生复合膜扫描电镜观察如图2所示，正面多孔粗糙、呈现微米多孔结构，且孔壁呈纤维状，与细胞外基质接近，有利于细胞生长；背面则非常致密，可以阻挡成纤维细胞长入骨缺损处。

实施例2

（1）致密面的制备：将10mL质量百分浓度为1%的葡甘聚糖溶液和10mL质量百分浓度为2%的壳聚糖溶液在磁力搅拌下混合均匀，得到溶液A；静置1h后流延成膜，然后用氨气中和至中性，并将其干燥、放入-80℃冰箱中预冷4h；

（2）海绵面的制备：将10mL质量百分浓度为1%的葡甘聚糖溶液和10mL质量百分浓度为2%的壳聚糖溶液在磁力搅拌下混合均匀，并缓慢滴加1mL浓度为0.5%（wt）的透明质酸，然后将溶液在-80℃冰箱中预冷10min；将溶液迅速倒入步骤（1）中预冷的复合膜上在-80℃冰箱中冷冻2h，然后冷冻干燥，成型后用氨气中和，得到所述引导组织再生复合膜。

所述流延成膜具体步骤为将溶液倒入培养皿中，在30℃烘箱内风干成膜。

本实施例制备的引导组织再生复合膜外观呈白色，正面多孔粗糙、呈现微米多孔结构，而背面则非常致密。经检测，其最大湿态拉伸强度为1.18MPa，干态拉伸强度为42.54MPa，最大湿态拉伸率为177%。降解实验结果表明该复合膜在体内降解速率为32周。

实施例3

（1）致密面的制备：将7.5mL质量百分浓度为1%的葡甘聚糖溶液和22.5mL质量百分浓度为1%的壳聚糖溶液在磁力搅拌下混合均匀，得到溶液A；静置1h后流延成膜，然后用氨气中和至中性并将其干燥、放入-80℃冰箱中预冷2h；

（2）海绵面的制备：将7.5mL质量百分浓度为1%的葡甘聚糖溶液和22.5mL质量百分浓度为1%的壳聚糖溶液在磁力搅拌下混合均匀，并缓慢滴加浓度为0.5%（wt）的透明质酸溶液2mL，然后将溶液在-80℃冰箱中预冷10min，倒入步骤（1）预冷过的膜上，然后将其在-80℃冰箱中冷冻2h，然后冻干、用氨气中和，得到所述引导组织再生复合膜。

所述流延成膜具体步骤为将溶液倒入培养皿中，在35℃烘箱内风干成膜。

本实施例制备的引导组织再生复合膜外观呈白色，正面多孔粗糙、呈现微米多孔结构，而背面则非常致密。经检测，其最大湿态拉伸强度为1.66MPa，干态拉伸强度为25.05MPa，最大湿态拉伸率为112%。解实验结果表明该复合膜在体内降解速率为40周。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种葡甘聚糖/壳聚糖引导组织再生复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)致密面的制备：将葡甘聚糖溶液与壳聚糖溶液混合均匀，静置1～2h然后流延成膜，中和至中性，并将其干燥、预冷；其中壳聚糖与葡甘聚糖的干物质质量配比为(1:1)～(2:1)；

(2)海绵面的制备：将透明质酸溶液、葡甘聚糖溶液和壳聚糖溶液混合，并倒入步骤(1)预冷过的膜上，然后经冷冻干燥、氨气碱处理，得到所述引导组织再生复合膜；其中壳聚糖与葡甘聚糖干物质质量比为(1:1)～(2:1)；

步骤(2)中所述的壳聚糖溶液的质量百分浓度为0.1～2％，葡甘聚糖溶液的质量百分浓度为0.5～1％，所述的透明质酸溶液的质量百分浓度为0.5～1％，透明质酸溶液添加量为壳聚糖溶液体积的1/100～1/10。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)所述壳聚糖与葡甘聚糖干物质质量比为0.56:0.44。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)所述的壳聚糖包括羧基化壳聚糖、羟基化壳聚糖或壳聚糖季铵盐。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的壳聚糖溶液的质量百分浓度为0.1～2％，葡甘聚糖溶液的质量百分浓度为0.5～1％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的成膜温度为25～40℃，所述中和是指在氨气气氛下中和，所述预冷为-80℃冷冻4h。