CN105031732A - 一种抗菌抗炎的天然生物材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种生物材料，由小肠黏膜下层细胞外基质（small？intestinal？submucosa，SIS）制成，其特征在于：所述生物材料含有纳米银，所述材料为多孔结构，孔隙相互贯通，体积压缩85%以上可恢复原有形态。本发明具备抗炎、抗菌功能，无细胞毒性，生物相容性好。
Description
技术领域
本发明属于生物材料领域，具体涉及一种具抗菌抗炎的天然生物材料及其应用。
背景技术
组织再生修复是现代医学的重要研究课题。人体组织的基本结构由细胞和细胞外基质所构成，细胞和细胞外基质的相互作用是创伤组织再生修复的关键。为缺损组织提供细胞外基质，能促进周围健康的细胞进入缺损组织发挥修复作用。但人体的细胞外基质受来源、伦理等的限制，使用受限。
小肠黏膜下层细胞外基质(smallintestinalsubmucosa，SIS)作为一种天然细胞外基质材料，与人体的细胞外基质组成和结构接近，且经过脱细胞处理后免疫原性极低。但PSIS仍存在以下不足，天然的PSIS为薄膜状材料，用于皮肤等组织的修复缺乏足够的厚度，其次，需要在其表面接种细胞时，过程较为繁琐，使用不便。
利用SIS的主要成分胶原蛋白制备水凝胶或胶原海绵，用作细胞及药物的缓释载体及3D培养细胞支架已有报道，以改进天然生物材料在使用上的便利性。但上述水凝胶仍存在不足：一是其成分仅有胶原蛋白组成，结构成分与天然细胞外基质组成存在差异，其次水凝胶物理质脆易碎，操作不便，限制了它在体表创面修复上的临床应用。
另外，在体表创面的修复中，易受细菌污染，通常创面部位的炎症反应较重，因此，为更好的促进创面修复，需要在现有的SIS基础上，对其进行进一步的改进，使其在原有促进创面修复的功能基础上，增加抗菌，抗炎的功能，同时方便使用。使用纳米银进行抗菌是目前常用的一种抗菌方法，但大多采用物理吸附法，其缺点是遇水后迅速释放，长效抗菌效果差。此外，同时具备抗菌、抗炎功能的天然生物材料目前尚未见报道，因此本发明的目的是解决上述问题，为体表创面修复提供一种抗菌抗炎，同时能促进组织再生修复的天然生物材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由SIS为原料做成的海绵状生物材料，其主要成分结构与人体天然细胞外基质成分接近，同时具备抗炎，抗菌功能，无细胞毒性，生物相容性好，能促进慢性创面的修复，如皮肤等。
本发明的目的是通过以下措施实现的：
一种生物材料，由小肠黏膜下层细胞外基质(smallintestinalsubmucosa，SIS)制成，其特征在于：所述生物材料含有纳米银，所述材料为多孔结构，孔隙相互贯通，体积压缩85％以上可恢复原有形态。优选为90％以上。本发明具备抗炎，抗菌功能，无细胞毒性，生物相容性好。
上述生物材料为多孔结构，孔隙相互贯通，体积压缩85％以上可恢复原有形态。
优选地，上述体积压缩和恢复原有形态可以在液体中进行。其具有良好的形态记忆功能，可利用其有水的环境里受压后可立即恢复原有形态，可以通过挤压排水后快速吸附细胞悬液恢复形态，将细胞转移至材料内部，通过体外孵育4h左右即可使细胞充分粘附在支架上，构建细胞缓释载体。不需要体外培养数天，让细胞迁移爬行至材料内部。大大减少了移植准备时间。且其相互连通的多孔结构还为营养物质的交换及血管内皮细胞的迁移提供良好的条件。
优选地，上述生物材料平均孔径为70-150μm。
上述纳米银由维生素C还原而成。本发明中纳米银与SIS材料结合紧密，缓释时间长，抗菌效果更为持久，同时还增强了抗菌抗炎作用。
上述生物材料，原料包括猪小肠黏膜下层细胞外基质(Pigsmallintestinalsubmucosa，PSIS)和硝酸银。PSIS：硝酸银的质量比为8-12∶6∶10。优选地，SIS粉末：硝酸银的质量比为10∶8.5。
上述生物材料，以1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)为交联剂。本发明在交联完成后并不会接枝到材料上，通过漂洗即可同MES、NHS一起从材料内部清除，而现有冷凝胶均需通过添加额外有毒化学基团(甲基丙烯酰胺、己二酸二酰肼等)达到交联效果，且操作步骤繁琐。优选地，猪小肠黏膜下层细胞外基质粉碎后配制的溶液：EDC溶液的体积比为5-10∶1-3。EDC浓度为5-30mM，SIS粉末溶液浓度8-10mg/ml。优选为8∶1。
上述生物材料，其制备方法包括以下步骤：配制PH值为5.5的MES(0.1M)缓冲液，在其中溶解0.1％VitC；将SIS粉末按终浓度为10mg/ml的量溶于MES-VitC溶液中，4℃下搅拌过夜至完全溶解；1000转/分离心2分钟；将SIS溶液与50mM硝酸银溶液混合均匀，溶液体积比为SIS∶硝酸银＝7∶1，溶液变黑，静止30分钟；取EDC/NHS交联液混合均匀，溶液含银SIS溶液∶EDC∶NHS的体积比为8∶1∶1；-80℃交联24h形成海绵；-40℃冷干。
上述生物材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)PSIS粉末的制备
获取新鲜猪小肠，首先通过机械方法将小肠的浆膜层和肌层去除，生理盐水反复冲洗干净；用甲醇和氯仿(1∶1，V/V)脱脂溶液浸泡12小时，并用去离子水以除去有机溶剂；随后，将SIS浸泡在0.05％胰蛋白酶/0.05％乙二胺四乙酸溶液中，室温下消化12小时，生理盐水溶液反复洗涤去除胰蛋白酶；将SIS置于0.5％十二烷基硫酸钠(SDS)生理盐水中摇晃振荡4小时，并用生理盐水溶液彻底冲洗以除去洗涤剂；将处理后的SIS浸于0.5％醋酸溶液中过夜，粉碎，加胃蛋白酶4℃酶解2天后过滤；滤液经两次盐析离心后取沉淀；将沉淀溶于0.1％醋酸中，透析去除NaCl，并用冷冻干燥机在-40℃条件下冷冻干燥48小时，将冻干的SIS海绵进一步粉碎后得到SIS粉末；
(2)抗菌抗炎的PSIS海绵制备
配制PH值为5.5的MES(0.1M)缓冲液，在其中溶解0.1％VitC；将SIS粉末按终浓度为10mg/ml的量溶于MES-VitC溶液中，4℃下搅拌过夜至完全溶解；1000转/分离心2分钟；将SIS溶液与50mM硝酸银溶液混合均匀，溶液体积比为SIS∶硝酸银＝7∶1，溶液变黑，静止30分钟；取EDC/NHS交联液混合均匀，溶液含银SIS溶液∶EDC∶NHS的体积比为8∶1∶1；-80℃交联24h形成海绵；-40℃冷干。
上述生物材料在创面修复中的应用。具有抗菌功能，含有Vc，具有抗氧化功能，能促进创面的愈合。
本发明所述生物材料为PSIS海绵材料。
有益效果
1.本发明采用脱细胞PSIS粉末，利用水溶性碳化二亚胺零长交联，在不添加任何化学基团的条件下实现了PSIS海绵的制备；并赋予其多孔并且相互贯通的特性，具有弹性形变能力及形态记忆功能，改善其机械性能，减缓降解率，使其能更好的促进细胞的粘附与生长。
2.本发明经实验验证支架材料的孔隙大小、体内外降解率、生物相容性及细胞毒性、体外细胞培养及动物移植实验证明本发明制得的SIS海绵支架的具有良好生物性能。
3.本发明的PSIS海绵具有弹性形变能力，可随意钳夹、挤压而不破碎。较水凝胶具有明显的优势。且因为其具有形态记忆功能，在有水的环境里受压后可立即恢复原有形态，可利用其特性通过挤压排水后快速吸附细胞悬液恢复形态，将细胞转移至材料内部，通过体外孵育4h使细胞充分粘附在支架上，构建细胞缓释载体。不需要体外培养数天，让细胞迁移爬行至材料内部。大大减少了移植准备时间。其相互连通的多孔结构还为营养物质的交换及血管内皮细胞的迁移提供良好的条件。
4.本发明海绵的降解速率及机械性能均得到明显改善。
5.本发明中，小肠黏膜下层细胞外基质主要成分为I型和III型胶原，含有丰富的羧基和氨基，通过EDC将氨基和羧基链接。室温溶解后形成大小不一的孔径，已完成交联的小肠粘膜下层细胞外基质具有一定的机械强度，可维持海绵的形态。当遇到外力时通过改变孔径大小实现弹性形变，去除外力后吸水恢复。
6.本发明的生物材料主要成分结构与人体天然细胞外基质成分接近，有利于创面修复。具有良好的抗菌消炎功能，能促进慢性的创面修复。
附图说明
图1本发明的抗菌抗炎PSIS海绵的形态结构(照片，显示海绵的外貌特征)
图2本发明的抗菌抗炎PSIS海绵的形态结构(电镜照片(x100)，显示海绵的多孔结构)
图3本发明的抗菌抗炎PSIS海绵的形态结构(电镜照片(x50000)，显示海绵内部的纳米银颗粒((白色小点为纳米银颗粒))
图4本发明的抗菌抗炎PSIS海绵的抗菌效果；A-大肠杆菌的抑菌圈(黑框内左侧为对照组，右侧为PSIS海绵组抑菌圈)，B-金黄色葡萄球菌的抑菌圈(黑框内左侧为对照组，右侧为PSIS海绵组抑菌圈)；
图5本发明PSIS海绵纳米银释曲线(横坐标为释放天数，纵坐标为释放量(mg/L))
图6本发明PSIS海绵促进慢性创面修复的效果图(A-抗菌抗炎PSIS海绵组，B-对照组)
图7本发明PSIS海绵冻干状态具有机械强度，可随意钳夹不破碎
图8本发明PSIS海绵具有的形状记忆功能；直径6mm，高2mm的PSIS海绵A-压缩前(水合状态)，B-加压中，C-压缩后即刻恢复原状的效果图。
具体实施例
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明并不仅限于此。
实施例1
一种生物材料，其制备方法包括以下步骤：
1、PSIS的制备
从获取新鲜猪小肠，首先通过机械方法将小肠的浆膜层和肌层去除，生理盐水反复冲洗干净；用甲醇和氯仿(1∶1，V/V)脱脂溶液浸泡12小时，并用去离子水以除去有机溶剂；随后，将SIS浸泡在0.05％胰蛋白酶/0.05％乙二胺四乙酸溶液中，室温下消化12小时，生理盐水溶液反复洗涤去除胰蛋白酶；将SIS置于0.5％十二烷基硫酸钠(SDS)生理盐水中摇晃振荡4小时，并用生理盐水溶液彻底冲洗以除去洗涤剂。将处理后的SIS浸于0.5％醋酸溶液中过夜，用打浆机粉碎，加胃蛋白酶4℃酶解2天后过滤；滤液经两次盐析离心后取沉淀；将沉淀溶于0.1％醋酸中，透析去除NaCl，并用冷冻干燥机在-40℃条件下冷冻干燥48小时，将冻干的SIS海绵进一步粉碎后得到SIS粉末备用。
2、抗菌抗炎的PSIS海绵制备
1)配制PH值为5.5的MES(0.1M)缓冲液，再在其中溶解0.1％VitC。
2)配制300mMEDC、150mMNHS溶液。
3)将SIS粉末按终浓度为10mg/ml的量溶于MES-VitC溶液中，4℃下磁力搅拌器搅拌过夜至完全溶解。1000转/分，2分钟脱气泡。
4)将SIS溶液转移至20ml注射器中，取适量50mM硝酸银溶液至另一注射器，通过三通管相连。溶液体积比为SIS∶硝酸银＝7∶1。注意排空气避免气泡产生。往复推注混匀使溶液变黑，静止30分钟。
5)将上述液体推注至一个注射器中，另一注射器取适量EDC/NHS交联液，通过三通管相连。往复推注使交联剂混匀至SIS溶液中。溶液体积比为：含银SIS∶EDC∶NHS＝8∶1∶1。
5)将混匀液体转入至不同模具中，-80℃交联24h形成海绵。
6)室温下用蒸馏水清洗海绵2次，每30分钟换液一次。-40℃冷干备用(图7)。
实施例2实施例1所制得的生物材料性能检测
1.抗菌抗炎PSIS海绵的形态结构(见图1、图2、图3)
2.抗菌抗炎PSIS海绵的抗菌效果(图4)
取直径9cm琼脂糖培养皿，将大肠杆菌及金黄色葡萄球菌调整到105个/ml。取200ul涂布到培养皿。将抗菌抗炎PSIS海绵和普通的PSIS海绵剪切成直径6mm大小圆盘状，水合后贴于培养皿中，置于37℃恒温孵箱中24h。观察抑菌圈大小。结果显示抗菌抗炎海绵对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有较好的抗菌效果。
3.抗菌抗炎PSIS海绵纳米银释放(图5)
将相同质量的直径1cm大小海绵置于10mlPBS(n＝3)溶液中，静止6天，每天换液并取10ml溶液进行质谱分析溶液中银含量。单位：mg/L。结果显示6天后仍有纳米银释放，显示本材料具有长效抗菌效果。
4.抗菌抗炎PSIS海绵的抗炎效果
用DPPH法检测清除自由基的能力，显示样品浸提液(1/10浸提于生理盐水中)DPPH清除率为8.9％。
5.抗菌抗炎PSIS海绵的生物相容性
按照ISO10993-5的标准进行生物相容性检测，结果显示抗菌抗炎PSIS海绵无细胞毒性。
6.抗菌抗炎PSIS海绵促进慢性创面修复(图6)
将6mm直径的圆形抗菌抗炎PSIS海绵用于糖尿病小鼠背部6mm的皮肤缺损创口上，显示在抗菌抗炎PSIS海绵组在第9天已愈合，而对照组(Tegaderm，3M)第9天仅愈合10％左右。显示抗菌抗炎PSIS海绵具有促进创面愈合的能力。
7.抗菌抗炎PSIS海绵具有优良的形状记忆功能
图8显示本发明的PSIS海绵受到外界作用力的情况下，可压缩90％以上，而除去外界作用力之后，即刻恢复原来的形态，显示出良好的形状记忆能力。
Claims (10)
1.一种生物材料，由小肠黏膜下层细胞外基质制成，其特征在于：所述生物材料含有纳米银。
2.如权利要求1所述的生物材料，所述生物材料为多孔结构，孔隙相互贯通，体积压缩85%以上可恢复原有形态。
3.如权利要求1或2所述的生物材料，所述体积压缩和恢复原有形态可以在液体中进行。
4.如权利要求1、2或3所述的生物材料，所述生物材料平均孔径为70-150μm。
5.如权利要求1-4任一所述的生物材料，所述纳米银由维生素C还原而成。
6.如权利要求1-5任一所述的生物材料，原料包括PSIS和硝酸银，PSIS：硝酸银的质量比为8-12:6:10；优选地，PSIS：硝酸银的质量比为10:8.5。
7.如权利要求1-6任一所述的生物材料，采用1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)为交联剂。
8.如权利要求7所述的生物材料，EDC浓度为5-30mM，PSIS粉末溶液浓度8-10mg/ml，PSIS粉末溶液：EDC溶液的体积比为5-10：1-3；优选为8：1。
9.如权利要求1-8任一所述的生物材料，其制备方法包括以下步骤：配制PH值为5.5的MES（0.1M）缓冲液，在其中溶解0.1%VitC；将SIS粉末按终浓度为10mg/ml的量溶于MES-VitC溶液中，4℃下搅拌过夜至完全溶解；1000转/分离心2分钟；将SIS溶液与50mM硝酸银溶液混合均匀，溶液体积比为SIS:硝酸银=7:1，溶液变黑，静止30分钟；取EDC/NHS交联液混合均匀，溶液含银SIS溶液：EDC:NHS的体积比为8:1:1；-80℃交联24h形成海绵；-40℃冷干。
10.如权利要求1-9任一所述生物材料在创面修复中的应用。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106166307A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-11-30 | 重庆市畜牧科学院 | 一种含活细胞的3d组织工程产品及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101623518A (zh) * | 2009-06-30 | 2010-01-13 | 中国人民解放军第二军医大学 | 一种抗感染生物衍生疝和体壁修复材料及制备和应用 |
| CN102238970A (zh) * | 2008-10-13 | 2011-11-09 | 亚洲大学校产学协力团 | 利用动物组织粉末制造多孔立体支架的方法及其多孔立体支架 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102238970A (zh) * | 2008-10-13 | 2011-11-09 | 亚洲大学校产学协力团 | 利用动物组织粉末制造多孔立体支架的方法及其多孔立体支架 |
| CN101623518A (zh) * | 2009-06-30 | 2010-01-13 | 中国人民解放军第二军医大学 | 一种抗感染生物衍生疝和体壁修复材料及制备和应用 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106166307A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-11-30 | 重庆市畜牧科学院 | 一种含活细胞的3d组织工程产品及其制备方法 |
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