CN105288752A - 磁性纳米复合生物界面材料及其制备方法 - Google Patents
磁性纳米复合生物界面材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105288752A CN105288752A CN201510715505.0A CN201510715505A CN105288752A CN 105288752 A CN105288752 A CN 105288752A CN 201510715505 A CN201510715505 A CN 201510715505A CN 105288752 A CN105288752 A CN 105288752A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plla
- asp
- peg
- nano
- polypeptide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种磁性纳米复合生物界面材料及其制备方法，要解决的技术问题是具有坚强的内固定，促进移植肌腱愈合。本发明由以下质量百分比的材料组成:19.8％Nano-HA，78.7％PLLA-[ASP-PEG]，0.5％多肽，1％γ-Fe2O3。本发明的制备方法，包括固定多肽,制备磁性纳米复合生物界面材料。本发明与现有技术相比，经实验证实细胞复合前后生长、增殖、分化良好,细胞复合Nano-HA/PLLA-[ASP-PEG]/γ-Fe2O3生物界面材料扫描电镜见细胞贴附生长良好,Nano-HA/PLLA-[ASP-PEG]/γ-Fe2O3生物界面螺钉可作为肌腱移植的内固定材料并促进腱骨愈合。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物医学组织工程用的复合材料,特别是一种前交叉韧带重建术后移植肌腱固定的一种人工生物材料。
背景技术
膝关节前交叉韧带ACL损伤是运动创伤中的常见病，其发病率逐年增高，关节镜下自体肌腱移植重建己成为ACL损伤治疗的主要方式，临床结果分析表明，无论采用何种手术方法，相当部分术后病例会出现不同程度骨道扩大，而这也被认为是ACL重建的重要并发症之一，影响着临床疗效。其产生主要与移植物在骨道内微动产生的“雨刷效应”及“蹦极效应”有关，但深层次原因主要是手术过程中钻取骨道导致的骨质缺损以及腱-骨之间、材料-骨质之间的生物界面愈合问题。研究表明，在存在众多影响腱骨愈合的因素中，影响最大的是移植物的固定方法及材料。但至今尚未能制造出一种理想的内固定材料可同时满足坚强的内固定、促进移植肌腱愈合、预防骨道扩大的要求。
现有技术最常用的移植物固定方式是股骨端的内置纽扣钢板、横穿钉系统和胫骨端的可吸收螺钉，包括界面螺钉和Intrafix螺钉。绝大部分临床使用的界面螺钉材料为从国外进口的聚左旋乳酸－羟基磷灰石复合界面螺钉PLLA-HAscrews，价格昂贵，为人民币4000到5000元/枚。PLLA-HA复合界面螺钉虽然在具有很好生物相容性的同时赋予材料骨传导性和生物降解性，比单一生物材料在使用性能上有所提高，但在临床实践中，这种螺钉仍存在着力学强度差、异物反应、降解吸收速度与骨道愈合不匹配等明显缺点，导致腱-骨、材料-骨界面愈合不良和术后骨道扩大、韧带松弛等并发症，严重影响着患者术后运动康复的效果。其主要原因在于：(1)HA涂层吸收缓慢，无法与腱-骨愈合进程相适应，进而成为腱-骨愈合的障碍；(2)在HA涂层完全降解后，局部缺乏HA降解产生的碱性离子，而PLLA降解产生的酸性产物增多，导致异物反应和骨隧道扩大；(3)PLLA高分子材料亲水性差，影响局部骨质代谢，进而影响腱-骨愈合。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁性纳米复合生物界面材料及其制备方法，要解决的技术问题是具有坚强的内固定，促进移植肌腱愈合。
本发明采用以下技术方案:一种磁性纳米复合生物界面材料，由以下质量百分比的材料组成:19.8％纳米羟基磷灰石Nano-HA，78.7％聚左旋乳酸聚-天冬氨酸-聚乙二醇PLLA-[ASP-PEG]，0.5％多肽，1％磁赤铁矿γ-Fe2O3。
本发明的多肽固定于PLLA-[ASP-PEG]上。
本发明的多肽的C-端半胱氨酸的巯基与PLLA-[ASP-PEG]多元共聚物含活性基团侧链的NH2-端共价偶联。
本发明的Nano-HA为粒径小于100nm、与人工骨组织成分相似的纳米级粉末；所述PLLA-[ASP-PEG]为经过[ASP-PEG]改性的PLLA，微观组织结构为三维多孔结构；所述γ-Fe2O3为改性超顺纳米级磁性铁粒子。
一种磁性纳米复合生物界面材料的制备方法，包括以下步骤：
一、采用现有技术的纳米羟基磷灰石Nano-HA，聚左旋乳酸聚-天冬氨酸-聚乙二醇PLLA-[ASP-PEG]，超顺纳米级磁性铁粒子γ-Fe2O3；多肽序列为：[K]l6-GRGDSPC，C-端的GRGDSPC含有-RGD-序列；
二、固定多肽，取2mg多肽以磷酸盐缓冲液PBS配制成1g/L多肽溶液,取灭菌之PLLA-[ASP-PEG],以磷酸盐缓冲液按现有技术漂洗后，将50mg交联剂Sulfo-LC-SPDP加入到5000ul超纯水中，与漂洗后的PLLA-[ASP-PEG]一并全部加入到1L的多肽溶液中,室温下反应48h，再加入1g/L多肽溶液反应48h，使多肽C-端半胱氨酸的巯基与PLLA-[ASP-PEG]多元共聚物含活性基团侧链的NH2-端共价偶联，多肽固定于PLLA-[ASP-PEG]上；
三、制备磁性纳米复合生物界面材料，称取50克Nano-HA、200克PLLA-[ASP-PEG]和2.5克γ-Fe2O3混合放入干烧杯中，研磨后加入搅拌机中搅拌2小时,得到均匀混合的Nano-HA、PLLA-[ASP-PEG]、γ-Fe2O3混合物，将混合物以5度/分钟的升温速度从室温加热至185℃混合物熔融混合，按50g/分钟速率，将熔融混合物从喷嘴中挤出，在室温条件下自然降温，冷凝至室温后制得直径为2mm的丝状复合材料，再将丝状复合材料剪成长5.0mm的颗粒状材料，得到Nano-HA/PLLA-[ASP-PEG]/γ-Fe2O3复合材料颗粒，即磁性纳米复合生物界面材料。
本发明与现有技术相比，将Nano-HA、PLLA-[ASP-PEG]结合改性磁性纳米γ-Fe2O3粒子进行复合制备新型磁性纳米复合生物界面材料，经实验证实细胞复合前后生长、增殖、分化良好,细胞复合Nano-HA/PLLA-[ASP-PEG]/γ-Fe2O3生物界面材料扫描电镜见细胞贴附生长良好。用上述方法制备的新型磁性纳米复合生物界面材料对肌腱移植术后腱骨愈合修复具有很好的作用。我们通过实验证实实施组肌腱移植12周时腱骨完全愈合,表明，Nano-HA/PLLA-[ASP-PEG]/γ-Fe2O3生物界面螺钉可作为肌腱移植的内固定材料并促进腱骨愈合，是肌腱移植内固定的理想方法。
附图说明
图1是实施例的磁性纳米复合生物界面材料扫描电镜观察照片。
图2是实施例应用复合物固定12周后取标本照片。
图3是实施例兔笼周围磁场装置示意图。
图4是拉伸强度对比图。
图5是抗弯强度对比图。
图6是细胞增值对比曲线图。
图7是降解对比曲线图。
图8是固定多肽的扫描电镜50倍图片。
图9是固定多肽的扫描电镜1000倍图片。
图10是固定多肽的扫描电镜20000倍图片。
图11是本发明方法采用的转矩流变仪示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的磁性纳米复合生物界面材料，由以下质量百分比的材料组成:19.8％纳米羟基磷灰石Nano-HA，78.7％聚左旋乳酸聚-天冬氨酸-聚乙二醇PLLA-[ASP-PEG]，0.5％多肽，1％磁赤铁矿γ-Fe2O3，如图1所示，多肽的C-端半胱氨酸的巯基与PLLA-[ASP-PEG]多元共聚物含活性基团侧链的NH2-端共价偶联，使多肽固定于PLLA-[ASP-PEG]上。
Nano-HA为粒径小于100nm、与人工骨组织成分相似的纳米级粉末,可在临床手术中代替骨组织，修补骨缺损。
PLLA-[ASP-PEG]为经过[ASP-PEG]改性的PLLA，微观组织结构为三维多孔结构，具有更好的生物相容性，更好的生物相容性意味着细胞与生物界面材料表面生长情况好。
γ-Fe2O3为改性超顺纳米级磁性铁粒子，作用为促进健骨愈合能力。
本发明的磁性纳米复合生物界面材料，具有良好的生物力学性能，具备良好的骨传导性、生物相容性，同时可逐渐吸收降解。
用德国zwickiLineZ2.5TH059004型电子万能试验机检测美国施乐辉有限公司的BioRCI9*25mm螺钉组(未改性螺钉)与Nano-HA/PLLA-[ASP-PEG]/γ-Fe2O3(本发明的磁性纳米复合生物界面材料)9*25mm螺钉组(改性螺钉)。如图4所示，拉伸强度分别为51±3.05MPa、38±2.76MPa。如图5所示，三点抗弯实验检测，检测结果分别为4.90±0.15MPa、3.58±0.13MPa。
如图6所示，检测美国施乐辉有限公司的BioRCI9*25螺钉组与本发明的磁性纳米复合生物界面材料螺钉组生物相容性，生物相容性检测方法为将螺钉组材料与软骨细胞复合培养，如果细胞与材料生长速率与在培养皿中一样，则表示生物相容性好。
如图7所示，检测美国施乐辉有限公司的BioRCI9*25螺钉组与本发明的磁性纳米复合生物界面材料螺钉组逐渐吸收降解，吸收率的测试方法为将材料放入生理盐水中，放置共20周，然后检测4，8，12，16，20周各螺钉流失质量的质量百分比，即为降解率，逐渐吸收降解。
种子细胞为第3代的兔骨髓间充质干细胞，密度1×106～5×106个/ml。取自兔骨髓，经分离，经体外培养，得到第3代的兔骨髓间充质干细胞。具体过程:
取3-5月龄的雌性新西兰纯种大白兔，由深圳市疾病预防控制中心提供，用3％戊巴比妥钠按1.0ml/kg耳缘静脉麻醉后，固定于动物实验操作台上，于右下肢膝关节处备皮消毒。在无菌操作下切开暴露股骨下段，使用25ml注射器于股骨髁处穿刺进入骨髓腔，将注射器针头连接含少量稀释肝素钠的10ml注射器抽取骨髓5mL加入培养瓶中，吸管反复吹打20次后，加入5ml含双抗(500U/ml青霉素、500μg/ml链霉素)的磷酸缓冲盐溶液PBS混匀，1000r/min，离心5min，弃去上清。加入5ml生理盐水反复吹吸混匀，沿管壁缓慢含加入5ml密度1.073g/ml的Percoll分层液(经过聚乙烯吡咯烷酮处理的硅胶颗粒混悬液)的离心管内，2000r/min，密度梯度离心20分钟，可见管内液体分为3层，上层为血浆层，中层为乳白色的单个核细胞层，下层为红细胞和多核白细胞层，收集中层乳白色的单个核细胞层，用PBS清洗两遍，以去除残余的Percoll分离液。用含双抗的10％胎牛血清FBS的杜尔伯科极限必需培养基DMEM培养基重悬细胞，以1.0×104/ml的密度接种于25cm3培养瓶中，置于37℃，5％CO2恒温细胞培养箱中培养。24小时后半量换液，此后2～3天更换一次培养基，7～10天细胞可以长满培养瓶。当细胞生长至80％以上融合时，进行传代培养,得到第3代的兔骨髓间充质干细胞。
本发明的磁性纳米复合生物界面材料，采用热熔融沉积法将Nano-HA与PLLA-[ASP-PEG]复合，再添加γ-Fe2O3粒子进行复合，通过3D打印方法制备出适用于移植肌腱固定的螺钉，在体外磁场的作用下与种子细胞(间充值干细胞)共培养。包括以下步骤：
一、采用现有技术的纳米羟基磷灰石Nano-HA，本实施例中,采用南京埃普瑞纳米材料有限公司，货号HAP0320。采用现有技术的聚左旋乳酸聚-天冬氨酸-聚乙二醇PLLA-[ASP-PEG]，本实施例中,为山东省医疗器械研究所，货号15080801，超顺纳米级磁性铁粒子γ-Fe2O3采用美国aladdin公司，货号为F105413。
二、合成多肽
拟合成多肽序列为：NH2-Lys-Iyslys-lys-lys-lys-Iys-Iys-Iys-I，ys-I，ys-Iys-Iys-Iys-I.Ys-Iys-Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro-Cys-Ac，即[K]l6-GRGDSPC，C-端的GRGDSPC含有-RGD-序列，可与在实验室环境下培养的人软骨细胞或人源间充质干细胞的细胞表面的整合素受体特异性结合，以促进细胞的高效黏附；N-端的[K]l6为聚赖氨酸阳离子聚合物。合成多肽序列所用氨基酸均为L-型，用天津赛孚世纪科技发展有限公司的高压液相色谱试剂HPLC和江苏天瑞仪器股份有限公司的质谱仪纯化并鉴定。本实施例采用上海昕浩生物科技有限公司合成的多肽。多肽为干粉状，分装成2mg/份，于-35℃储存备用。
三、固定多肽
取2mg多肽以磷酸盐缓冲液PBS配制成1g/L多肽溶液,取灭菌之PLLA-[ASP-PEG],以磷酸盐缓冲液按现有技术漂洗后，将50mg交联剂Sulfo-LC-SPDP加入到5000ul超纯水中，与漂洗后的PLLA-[ASP-PEG]一并全部加入到1L的多肽溶液中,交联剂Sulfo-LC-SPDP采用美国Thermo公司的PIERCE，规格50mg，室温(20℃)下反应48h，再加入1g/L多肽溶液反应48h。利用交联剂Sulfo-LC-SPDP，如图8、图9和图10所示，使多肽C-端半胱氨酸的巯基与PLLA-[ASP-PEG]多元共聚物含活性基团侧链的NH2-端共价偶联，使多肽充分固定于PLLA-[ASP-PEG]上。
四、采用密度梯度离心法联合贴壁法经分离，经体外培养，得到第3代的兔骨髓间充质干细胞，除前面记载外，还可以按以下方法：
(1)用3％戊巴比妥钠1ml/kg，对雌性新西兰纯种大白兔(耳缘静脉两侧均有，左右皆可))耳缘静脉注射麻醉，无菌条件下，用18号骨髓穿刺针，从胫骨结节外侧穿刺，抽取的骨髓液3～4ml(针头刺穿胫骨结节后，能抽取到的唯一液体)。
(2)将骨髓液加入等量的L-DMEM培养液，用北京京立离心机有限公司的LDZ5-2型全自动离心机，按800-1200转/分钟离心6-8分钟，将沉淀物用4ml培养基重新悬浮，按1.073g/ml轻轻铺于等量细胞分离液Percoll，再按800-1200转/分钟离心6-8分钟，以细口吸管吸取云雾状细胞悬浮层得到细胞，将细胞接种于含10％胎牛血清FBS培养液中，放置37℃、体积分数5％的CO2培养箱饱和湿度下培养，孵育48h后更换FBS培养液，使用红细胞裂解法(张卫东，章方彪，史宏灿，谭荣邦，叶钢，李广宇，潘枢，孙飞.红细胞裂解液法体外分离培养兔骨髓间充质干细胞[J]，中国组织工程研究，2013，17(49):8468-8473)去除红细胞、悬浮生长的骨髓造血干细胞及其它未贴壁骨髓干细胞，得到骨髓间充质干细胞。
五、制备磁性纳米复合生物界面材料
使用电子天平精确称取50克Nano-HA、200克PLLA-[ASP-PEG]和2.5克γ-Fe2O3混合放入干烧杯中，充分研磨后加入小型搅拌机中搅拌2小时,得到均匀混合的Nano-HA、PLLA-[ASP-PEG]、γ-Fe2O3混合物。如图11所示，将混合物从加料漏斗加入现有技术的转矩流变仪的料筒中，在计算机辅助控制下，以5度/分钟的升温速度从室温(20℃)加热至185℃混合物熔融混合，按50g/分钟速率，通过旋转螺杆将熔融混合物从喷嘴中挤出，在室温条件下自然降温，冷凝至室温后制得直径为2mm的丝状复合材料，再将丝状复合材料剪成长5.0mm的颗粒状材料，得到Nano-HA/PLLA-[ASP-PEG]/γ-Fe2O3复合材料颗粒，即磁性纳米复合生物界面材料，供注塑机注塑时使用。
六、制备磁性纳米复合生物界面材料螺钉
螺钉的尺寸为长25mm，直径9mm，螺距1mm，中心孔径为1.5mm，采用计算机CAD系统设计螺钉的三维模型，将设计好的螺钉三维模型通过计算机刻模制造注塑机模具，制作好的模具与注塑机组装，模具表面涂抹脱模剂，设定注塑参数：加热温度195℃，喷头挤出速率36.6cm3/s。开机预热，待料筒内温度显示为195℃时，移动喷嘴与模具注塑孔贴合，将复合材料颗粒注入模具中，待模具的材料冷却固化后，用毛刷将螺钉取出，从而制得具有三维立体结构的复合螺钉，即磁性纳米复合生物界面材料螺钉。
本发明通过对Nano-HA/PLLA材料内引入亲水性基团[ASP-PEG]以增加其细胞相容性，结合改性超顺纳米级磁性铁粒子γ-Fe2O3，在外加磁场作用的条件下，促进间充值干细胞在体内、外成骨过程。
动物实验
1.3-5月龄的雌性新西兰纯种大白兔A组16只，B组16只，C组16只，选用盐酸氯胺酮注射液，按20mg/kg，由耳缘静脉麻醉。
2.常规双膝关节备皮消毒和铺巾。
3.行膝正中皮肤切口，向内侧游离，切取半腱肌，折叠成双股，3-0肌腱线编织缝合。然后从髌旁内侧入路暴露膝关节，将髌骨拉至外侧，切断翼状皱襞，于上下止点处完整切除前交叉韧带ACL(Anteriorcruciateligament)，查前抽屉及Lachman试验阳性，分别以正常ACL附着点为标志钻取直径2mm胫骨和股骨隧道。用直针引导牵引线，将双股半腱肌肌腱自下骨道外口穿经胫骨和股骨骨隧道引出，于屈膝30度拉紧，在上、下止点部位根据不同止点用界面螺钉置入固定。查前抽屉及Lachman试验阴性后，逐层间断缝合切口。界面螺钉的材料(材料)为：A组Nano-HA/PLLA-[ASP-PEG]/γ-Fe2O3，B组Nano-HA/PLLA-[ASP-PEG]，C组HA/PLLA。
4.术后动物单笼饲养，不制动，患肢不固定。
5.术后对所有实验动物肌注青霉素20万U/次，1次/天，共3天。放养于兔笼，自由活动。
6.兔笼周围加均匀静磁场，如图3所示，在磁场中心区域宽度约为1m的范围内分布有强度为0.9-1.0mT的均匀磁场。
观察指标及方法：
①X线、CT测量：各组实验动物分别于术后2周、4周、8周、12周定期拍X线和三维CT，观察骨道愈合及扩大情况的情况。
②组织学及免疫组化：各组实验动物分别于术后1月、2月、3月、6月、12月用空气栓塞法处死动物后取出双侧膝关节，如图2所示，截取ACL上下止点部位材料部位，10％福尔马林固定，常规脱钙、脱水、透明及石蜡包埋，制成5μm厚切片，HE染色，光学显微镜下组织学观察新生腱-骨愈合情况，免疫组化检测BMP-2的表达。
③电镜分析：各组实验动物分别于术后1月、2月、3月、6月、12月用空气栓塞法处死动物，然后取出双侧膝关节，截取ACL上下止点部位材料部位，用3％戊二醛固定后用利刀从中间剖开，脱水、干燥、修块、喷金镀膜后在扫描电镜SEM下观察骨与材料界面相容性情况及腱-骨愈合修复情况，对腱-骨愈合界面的愈合的生物学机制进行研究，对材料的降解规律进行观察。
④生物力学测定：对材料植入体内后的生物力学性能衰减规律进行详细分析，寻找材料降解导致力学强度下降的规律，各组在2周、4周、8周各时间点随机取4只动物处死后，取出内固定螺钉，剔经周围组织后行力学检测。
结果：
X线、CT表现实验组A组
A组2周时材料未见明显降解；4周时材料部分降解，材料与周围骨组织融合；8周时材料进一步降解，骨质与材料接触界限模糊；12周时材料完全降解，腱骨愈合良好；B、C组腱骨愈合欠佳。良好是肌腱细胞以及骨细胞相互长入，分布均匀。欠佳是肌腱细胞及骨细胞部分长入，分布不均匀
组织学及免疫组化
术后1、2、3、6、12月各组标本光学显微镜下组织学观察新生腱-骨愈合情况：A组>B组>C组差异有统计学意义(P<0.05)，免疫组化检测BMP-2表达：A组>B组>C组(P<0.01)；表明A组材料在促进腱-骨愈合及促进细胞生长、增殖能力优于B组及C组材料。
电镜分析
A组：1月时材料出现降解，骨道内坏死的腱组织已经被来自骨的新生细胞长入替代；腱骨间肉芽样界面组织消失，腱骨形成类似间接止点的连接。2月时材料进一步降解，材料与正常骨质“融合”，纤维连接更加粗密，间接止点结构更加成熟。3月时，材料完全降解，腱骨间钙化组织和非钙化组织间形成了类似潮线样的分界线。6月时，腱骨间形成了直接止点的四层结构。12月时，形成典型的直接止点的四层结构，潮线清晰，与正常前交叉韧带上止点的结构十分相似。B、C组材料吸收及腱-骨愈合欠佳。
生物力学测定
各时期实验组标本在弯曲试验中，测得的弯曲强度数据统计学分析显示：A、B、C组各组组内比较，2周>4周>8周，差异均有统计学意义(p<0.05)；2周、4周、8周各组间比较，A组>B组>C组，差异有统计学意义(p<0.01)；表明A组材料在力学性能方面优于B组和C组材料，同一材料骨道固定随着时间的增长，其力学强度逐渐降低。
现有技术对羟基磷灰石HA/聚乳酸PLA复合材料的研究处于微米级，而由于极性的HA粒子与非极性的PLA基体间难于产生相互作用，界面结合不强，所以通常选用的微米级HA粒子在PLLA溶液中会逐渐沉降，使得无机相在有机基体间难于均匀分散。
本发明合成了粒子直径更为细微的纳米羟基磷灰石Nano-HA替代PLLA-HA复合螺钉中的普通HA成分，其在组成成分和结构上与自然骨的结晶部分基本一致，生物相容性试验及骨质修复试验表明该材料具有更为良好的生物相容性和骨传导作用。本发明表明，将纳米HA粒子填充聚乳酸中，可获得特别的界面结合效果并增强增韧，大大提高材料的综合性能，优于普通的HA/PLLA复合材料。通过在分子链中引入具有良好生物相容性和亲水性的生物基团天冬氨酸-聚乙二醇ASP-PEG对PLLA进行亲水性改性，可以使这些高分子材料的细胞相容性更加良好。除了对肌腱固定材料进行性能上改进外，还有许多理化因素可应用于促进其术后愈合，纳米磁性粒子的加入和外加磁场的作用就是其中应用较为广泛的一种。磁性纳米粒子以平均每个细胞20pg的浓度聚集在间充质干细胞内，在外加磁场的作用下，磁性纳米粒子可显著促进骨髓间充质干细胞的增殖。间充质干细胞在磁性纳米粒子和外加磁场的作用下具有分化为成骨细胞，脂肪细胞和软骨细胞的能力，磁性纳米粒子和磁场联合作用能够促进骨修复。
通过在动物实验中证明了能促进移植肌腱的腱骨愈合，说明本发明的磁性纳米复合生物界面材料可作为肌腱移植的内固定材料。
通过Nano-HA、PLLA-[ASP-PEG]结合改性磁性纳米γ-Fe2O3粒子进行复合得到拥有超顺磁性的生物材料，力学强度高、生物活性优，传导性强，降解速率符合要求：(1)制备高强度新型磁性纳米复合界面固定系统应用于运动医学韧带损伤后重建修复领域中，植入体内操作简单、固定牢靠。(2)将磁性粒子和磁场生物学作用应用于肌腱移植术后愈合中，在恒定磁场作用下，能够同时诱导、极大地促进前交叉韧带重建术后移植肌腱愈合。
Claims (5)
1.一种磁性纳米复合生物界面材料，其特征在于：所述磁性纳米复合生物界面材料由以下质量百分比的材料组成:19.8％纳米羟基磷灰石(Nano-HA)，78.7％聚左旋乳酸聚-天冬氨酸-聚乙二醇(PLLA-[ASP-PEG])，0.5％多肽，1％磁赤铁矿(γ-Fe2O3)。
2.根据权利要求1所述的磁性纳米复合生物界面材料，其特征在于：所述多肽固定于PLLA-[ASP-PEG]上。
3.根据权利要求2所述的磁性纳米复合生物界面材料，其特征在于：所述多肽的C-端半胱氨酸的巯基与PLLA-[ASP-PEG]多元共聚物含活性基团侧链的NH2-端共价偶联。
4.根据权利要求1所述的磁性纳米复合生物界面材料，其特征在于：所述Nano-HA为粒径小于100nm、与人工骨组织成分相似的纳米级粉末；所述PLLA-[ASP-PEG]为经过[ASP-PEG]改性的PLLA，微观组织结构为三维多孔结构；所述γ-Fe2O3为改性超顺纳米级磁性铁粒子。
5.一种磁性纳米复合生物界面材料的制备方法，包括以下步骤：
一、采用现有技术的纳米羟基磷灰石Nano-HA，聚左旋乳酸聚-天冬氨酸-聚乙二醇PLLA-[ASP-PEG]，超顺纳米级磁性铁粒子γ-Fe2O3；多肽序列为：[K]l6-GRGDSPC，C-端的GRGDSPC含有-RGD-序列；
二、固定多肽，取2mg多肽以磷酸盐缓冲液PBS配制成1g/L多肽溶液,取灭菌之PLLA-[ASP-PEG],以磷酸盐缓冲液按现有技术漂洗后，将50mg交联剂Sulfo-LC-SPDP加入到5000ul超纯水中，与漂洗后的PLLA-[ASP-PEG]一并全部加入到1L的多肽溶液中,室温下反应48h，再加入1g/L多肽溶液反应48h，使多肽C-端半胱氨酸的巯基与PLLA-[ASP-PEG]多元共聚物含活性基团侧链的NH2-端共价偶联，多肽固定于PLLA-[ASP-PEG]上；
三、制备磁性纳米复合生物界面材料，称取50克Nano-HA、200克PLLA-[ASP-PEG]和2.5克γ-Fe2O3混合放入干烧杯中，研磨后加入搅拌机中搅拌2小时,得到均匀混合的Nano-HA、PLLA-[ASP-PEG]、γ-Fe2O3混合物，将混合物以5度/分钟的升温速度从室温加热至185℃混合物熔融混合，按50g/分钟速率，将熔融混合物从喷嘴中挤出，在室温条件下自然降温，冷凝至室温后制得直径为2mm的丝状复合材料，再将丝状复合材料剪成长5.0mm的颗粒状材料，得到Nano-HA/PLLA-[ASP-PEG]/γ-Fe2O3复合材料颗粒，即磁性纳米复合生物界面材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510715505.0A CN105288752A (zh) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | 磁性纳米复合生物界面材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510715505.0A CN105288752A (zh) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | 磁性纳米复合生物界面材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105288752A true CN105288752A (zh) | 2016-02-03 |
Family
ID=55187014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510715505.0A Pending CN105288752A (zh) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | 磁性纳米复合生物界面材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105288752A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105920668A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-09-07 | 西南交通大学 | 一种具有磁响应性的抗菌生物活性陶瓷涂层的制备方法 |
| CN111995388A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-11-27 | 武汉理工大学 | 一种3d打印磁性生物陶瓷支架及其制备方法 |
| CN114949343A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-08-30 | 东华大学 | 一种可控梯度降解、促组织修复的肌骨系统修复体及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012157339A1 (ja) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | 学校法人北里研究所 | 成長因子アンカーリング型骨移植材料、成長因子アンカーリング型骨移植材料の製造方法、成長因子アンカーリング型骨移植材料製造用キット、および骨形成方法 |
| CN103480044A (zh) * | 2013-09-18 | 2014-01-01 | 深圳市第二人民医院 | 磁性纳米多孔复合骨组织工程支架材料及其制备方法 |
| CN104117098A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-29 | 上海师范大学 | 一种具有取向磁场的磁性羟基磷灰石/高分子三维多孔支架材料及其制备方法 |
| CN104353124A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-02-18 | 吴志宏 | 一种复合磁性纳米材料的3d打印多孔金属支架及其制备方法 |
-
2015
- 2015-10-29 CN CN201510715505.0A patent/CN105288752A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012157339A1 (ja) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | 学校法人北里研究所 | 成長因子アンカーリング型骨移植材料、成長因子アンカーリング型骨移植材料の製造方法、成長因子アンカーリング型骨移植材料製造用キット、および骨形成方法 |
| CN103480044A (zh) * | 2013-09-18 | 2014-01-01 | 深圳市第二人民医院 | 磁性纳米多孔复合骨组织工程支架材料及其制备方法 |
| CN104117098A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-29 | 上海师范大学 | 一种具有取向磁场的磁性羟基磷灰石/高分子三维多孔支架材料及其制备方法 |
| CN104353124A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-02-18 | 吴志宏 | 一种复合磁性纳米材料的3d打印多孔金属支架及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘国辉等: "聚(丙交酯-co-乙交酯)仿生基质材料的制备", 《中华实验外科杂志》 * |
| 王韵晴等: "骨组织工程支架材料的研究进展", 《材料导报》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105920668A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-09-07 | 西南交通大学 | 一种具有磁响应性的抗菌生物活性陶瓷涂层的制备方法 |
| CN105920668B (zh) * | 2016-06-08 | 2019-04-12 | 西南交通大学 | 一种具有磁响应性的抗菌生物活性陶瓷涂层的制备方法 |
| CN111995388A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-11-27 | 武汉理工大学 | 一种3d打印磁性生物陶瓷支架及其制备方法 |
| CN114949343A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-08-30 | 东华大学 | 一种可控梯度降解、促组织修复的肌骨系统修复体及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xiao et al. | Osteochondral repair using scaffolds with gradient pore sizes constructed with silk fibroin, chitosan, and nano-hydroxyapatite | |
| Park et al. | Three-dimensional bio-printed scaffold sleeves with mesenchymal stem cells for enhancement of tendon-to-bone healing in anterior cruciate ligament reconstruction using soft-tissue tendon graft | |
| Ma et al. | Three-dimensional engineered bone–ligament–bone constructs for anterior cruciate ligament replacement | |
| KR100494265B1 (ko) | 관절연골손상 치료용 조성물 | |
| TWI316860B (en) | Multi-layered matrix, method of tissue repair using the same and multi-layered implant prepared thereof | |
| CN101163512B (zh) | 包含多层结构的软骨样和骨软骨的替代物 | |
| Kosaka et al. | Adipose-derived regenerative cells promote tendon-bone healing in a rabbit model | |
| Scotti et al. | Healing of meniscal tissue by cellular fibrin glue: an in vivo study | |
| Hankemeier et al. | Tissue engineering of tendons and ligaments by human bone marrow stromal cells in a liquid fibrin matrix in immunodeficient rats: results of a histologic study | |
| He et al. | Experimental study on reconstruction of segmental mandible defects using tissue engineered bone combined bone marrow stromal cells with three-dimensional tricalcium phosphate | |
| DK2491960T3 (en) | COMPOSITION FOR NON-LIFESTYLE REPAIR AND A PROCEDURE FOR PREPARING THEREOF | |
| Gniesmer et al. | In vivo analysis of vascularization and biocompatibility of electrospun polycaprolactone fibre mats in the rat femur chamber | |
| CN109789246A (zh) | 软骨再生用组合物及其制造方法 | |
| CN108653328A (zh) | 间充质干细胞联合富血小板血浆在制备用于促进肩袖损伤腱骨复合体愈合的药物中的应用 | |
| TWI450735B (zh) | 修補軟骨組織之組合物及其製備方法 | |
| Caminal et al. | Transitory improvement of articular cartilage characteristics after implantation of polylactide: polyglycolic acid (PLGA) scaffolds seeded with autologous mesenchymal stromal cells in a sheep model of critical-sized chondral defect | |
| CN105288752A (zh) | 磁性纳米复合生物界面材料及其制备方法 | |
| CN111514374A (zh) | 一种基于共培养系统构建的组织工程软骨促进软骨修复的方法 | |
| Fonseca et al. | An arthroscopic approach for the treatment of osteochondral focal defects with cell-free and cell-loaded PLGA scaffolds in sheep | |
| Hernigou et al. | Effects of press-fit biphasic (collagen and HA/βTCP) scaffold with cell-based therapy on cartilage and subchondral bone repair knee defect in rabbits | |
| Qu et al. | Biological characteristics and effect of human umbilical cord mesenchymal stem cells (hUC-MSCs) grafting with blood plasma on bone regeneration in rats | |
| Dijkstra et al. | Preclinical feasibility of the bio-airbrush for arthroscopic cell-based cartilage repair | |
| Li et al. | Surface modification of nano-silica on the ligament advanced reinforcement system for accelerated bone formation: primary human osteoblasts testing in vitro and animal testing in vivo | |
| Zhu et al. | In Vivo Study of Ligament‐Bone Healing after Anterior Cruciate Ligament Reconstruction Using Autologous Tendons with Mesenchymal Stem Cells Affinity Peptide Conjugated Electrospun Nanofibrous Scaffold | |
| Gobbi et al. | Next generation cartilage solutions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160203 |