CN105686956B - 猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料及其制备方法 - Google Patents

猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及猪真皮基质‑氧化羧甲基壳聚糖‑羟基磷灰石口腔修复材料及其制备方法。制备步骤包括：1）以含有一定量醛基的氧化羧甲基壳聚糖交联改性猪真皮基质；2）对步骤1）所得支架进行预处理；3）利用仿生矿化法制得猪真皮基质‑氧化羧甲基壳聚糖‑羟基磷灰石口腔修复材料。该口腔修复材料在成分上与人体天然牙类似，同时具有良好的生物相容性、一定的抗菌抑菌性以及适宜可控的降解吸收性，在口腔修复领域具有良好的应用前景。

Description

猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料及 其制备方法
技术领域
本发明涉及猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料及其制备方法，属于口腔医用材料领域。
背景技术
脱细胞真皮基质（ADM）主要成分是胶原纤维，它是胶原的聚集体结构，与胶原相比，其同样具有良好的生物相容性和低抗原性，又能激活细胞的特性基因表达，可细胞化与血管化，有利于细胞的黏附与生长，同时与以胶原为原料的复合材料相比，ADM的结构稳定性决定了其更好的力学性能、降解吸收性、耐化学试剂性等。经过冷冻干燥，ADM已除去大部分抗原成分，同时其三维构架，可通过空间诱导更好地进行口腔修复（但年华，但卫华，曾睿，等. 碳化二亚胺改性脱细胞猪真皮基质的性能研究[J].功能材料，2007，8（38）:1389-1392）。Fowler EB等在2000年最早报道了ADM应用于口腔修复，ADM复合脱矿冻干骨防止牙槽嵴萎缩，实验发现ADM具有良好的抗感染能力，生物相容性好，诱导骨再生能力好（FowlerEB, Breault LG, Rebitski G. Ridge preservation utilizing an acellular dermalallograft and demineralized freeze-dried bone allograft: Part Ⅱ. Immediateendosseous implant placement[J]. J Periodontol, 2000, 71(8): 1360-1364）。但其在应用于临床时，仍然存在力学性能较差，抗原性以及生物性降解过快等问题，因此常需对ADM进一步交联改性来提高其使用性能。
目前采用较多的交联改性方法主要有戊二醛交联、碳化二亚胺交联、京尼平交联、环氧化合物交联等，但这些交联剂或多或少仍然存在潜在的生物毒性，且改性效果有限（HuY., Liu L., Gu Z., et al. Modification of collagen with a natural derivedcross-linker, alginate dialdehyde[J]. Carbohydrate Polymers,2014,102(15):324-332 ）。羧甲基壳聚糖是一种水溶性壳聚糖衍生物，羧甲基基团的存在有利于后期羟基磷灰石的仿生矿化，同时氧化羧甲基壳聚糖具有适宜可控的分子量，良好的水溶性，较高的反应活性，可对猪真皮基质进行接枝改性，原位交联，提高猪真皮基质的力学性能、稳定性以及生物降解性，同时氧化羧甲基壳聚糖也具备了羧甲基壳聚糖的相关性能，根据协同理论，本发明的复合材料也具有抗氧化性、一定的抗菌抑菌性、促进伤口愈合等性能；
人体天然牙的无机物以纳米级羟基磷灰石针晶为主要成分。生物矿化是通过有机大分子和无机离子在界面处的相互作用，从分子水平控制无机矿物相的析出，从而使生物矿物具有特殊的多级结构和组装方式，其通过在细胞内或细胞外介质中不断积累钙和磷酸根离子，达到一定过饱和度时，在基质蛋白质中形成原始晶核，而后成长并与基体一起构成硬组织。本发明采用预处理与人体生理体液仿生矿化相结合的方法，引入了具有生物活性的羟基磷灰石，与人体天然牙的成分相似，有利于口腔的再生修复。
与现今同类口腔修复材料相比，本发明的口腔修复材料在成分上与人体天然牙类似，同时具有良好的生物相容性、一定的抗菌抑菌性以及适宜可控的降解吸收性，制备操作简单，在口腔修复领域具有良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是为口腔医用材料领域提供一种口腔修复材料模拟人体天然牙的化学组成，为口腔再生修复提供良好的外界环境。本发明的口腔修复材料具有优良的生物相容性、一定的抗菌抑菌性以及适宜可控的降解吸收性，制备操作简单，具有良好的应用前景。
本发明的目的是由以下技术措施来实现的：
（1）氧化羧甲基壳聚糖溶液的制备：称取氧化羧甲基壳聚糖1~5重量份，溶于含20~80重量份缓冲液的不锈钢转鼓中，转动使其完全溶解；
（2）氧化羧甲基壳聚糖交联改性猪真皮基质的制备：取猪真皮基质置于步骤（1）的不锈钢转鼓中，使其完全浸没于氧化羧甲基壳聚糖溶液中，于0~10℃下转动8~40h，反应结束后，用去离子水清洗1~5min，将产物冷冻干燥后即得氧化羧甲基壳聚糖交联改性猪真皮基质；
（3）交联改性猪真皮基质预处理：将步骤（2）所得猪真皮基质置于不锈钢转鼓中，加入交联剂溶液，转动0.5~12h，然后流水清洗5~15min，出鼓，静置4-6h后，重新置于不锈钢转鼓中，加入溶解好的钙盐溶液，在37℃下转动4~24h，每12h更换一次钙盐溶液，然后用去离子水清洗1~5min；
（4）交联改性猪真皮基质的仿生矿化：将步骤（3）所得猪真皮基质在37℃下浸没于1~10倍的SBF溶液中0.5~14d，每12h更换一次1~10倍的SBF溶液，取出用去离子水轻轻冲洗3次，经冷冻干燥，灭菌处理，即得猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料。
所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料及其制备方法，其特征在于，所述氧化羧甲基壳聚糖的制备方法如下：称取羧甲基壳聚糖1份，溶于20~80重量份的去离子水中，搅拌使其完全溶解，接着缓慢加入0.1~2.5重量份的氧化剂，4~20℃下避光搅拌反应12~48h，然后加入2~12体积份的聚乙二醇，搅拌均匀，接着加入4~20重量份的氯化钠与100~800体积份的无水乙醇，静置并除去上清液，将底部液体以8000~15000r/min离心10~20min，然后在去离子水中透析3~7d，冷冻干燥即得氧化羧甲基壳聚糖。
所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料及其制备方法，其特征在于，所述缓冲液为pH值6~8的磷酸盐缓冲液。
所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料及其制备方法，其特征在于，所述猪真皮基质与氧化羧甲基壳聚糖溶液的质量比为1：10~100。
所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料及其制备方法，其特征在于，所述交联剂为1-乙基-3-(3-二甲基胺丙基)-碳化二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺、京尼平、原花青素、甲醛、戊二醛的任一种或两种。
所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料及其制备方法，其特征在于，所述钙盐溶液为0.1~0.3mol/L的CaCl2溶液或Ca(NO3)2溶液。
所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料及其制备方法，其特征在于，所述交联改性猪真皮基质与1~10倍的SBF溶液的质量比为1：20~200。
所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料及其制备方法，其特征在于，所述氧化剂为高碘酸钠或高氯酸钠中的一种或两种。
由上述方法制备得到的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料其关键性能指标应符合以下要求：
外观：白色或微黄色片状物，无肉眼可见杂质；
抗张强度：≥4.5Mpa;
重金属含量：≤10μg/ml;
羟脯氨酸含量：不小于总蛋白含量的5%（m/m）;
细胞毒性：细胞毒性反应不大于1级；
致敏试验：无迟发性的超敏反应；
皮内反应试验：原发性刺激指数PII<0.4。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）与以胶原为原料制备得到的胶原复合材料相比，本发明采用的猪真皮基质具有更好的力学性能，稳定性更高，降解吸收性更为优良；
（2）本发明采用氧化羧甲基壳聚糖具有适宜可控的分子量，良好的水溶性，较高的反应活性，且制备操作简单，便于工业大规模生产；
（3）本发明采用氧化羧甲基壳聚糖对猪真皮基质进行接枝改性，原位交联，提高了猪真皮基质的力学性能、稳定性以及生物降解性，羧甲基基团的存在也有利于后期羟基磷灰石的仿生矿化。同时氧化羧甲基壳聚糖也具备了羧甲基壳聚糖的相关性能，根据协同理论，本发明的复合材料也具有抗氧化性、一定的抗菌抑菌性、促进伤口愈合等性能；
（4）本发明采用预处理与人体生理体液仿生矿化相结合的方法，引入了具有生物活性的羟基磷灰石，与人体天然牙齿的成分相似，同时复合材料生物相容性良好，综合性能优良，制备简单，有利于口腔的再生修复。
具体实施方式
下面通过实施对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，而不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
实施例1
（1） 生物交联剂-氧化羧甲基壳聚糖的制备：称取羧甲基壳聚糖1份，溶于60重量份的去离子水中，搅拌使其完全溶解，接着缓慢加入0.5重量份的氧化剂，20℃下避光搅拌反应48h，然后加入2体积份的聚乙二醇，搅拌均匀，接着加入5重量份的氯化钠与600体积份的无水乙醇，静置并除去上清液，将底部液体以15000r/min离心15min，然后在去离子水中透析5d，冷冻干燥即得氧化羧甲基壳聚糖；
（2）氧化羧甲基壳聚糖溶液的制备：氧化羧甲基壳聚糖溶液的制备：称取氧化羧甲基壳聚糖1重量份，溶于含50重量份缓冲液的不锈钢转鼓中，转动使其完全溶解；
（3）氧化羧甲基壳聚糖交联改性猪真皮基质的制备：取猪真皮基质置于步骤（2）的不锈钢转鼓中，使其完全浸没于氧化羧甲基壳聚糖溶液中，于4℃下转动36h，反应结束后，用去离子水清洗2min，将产物冷冻干燥后即得氧化羧甲基壳聚糖交联改性猪真皮基质；
（4）交联改性猪真皮基质预处理：将步骤（3）所得猪真皮基质置于不锈钢转鼓中，加入1-乙基-3-(3-二甲基胺丙基)-碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺交联剂溶液，转动2h，然后流水清洗5min，出鼓，静置4h后，重新置于不锈钢转鼓中，加入溶解好的0.1mol/L的CaCl2溶液，在37℃下转动12h，每12h更换一次CaCl2溶液，然后用去离子水清洗1min；
（5）交联改性猪真皮基质的仿生矿化：将步骤（4）所得猪真皮基质在37℃下浸没于5倍的SBF溶液中2d，每12h更换一次1~10倍的SBF溶液，取出用去离子水轻轻冲洗3次，经冷冻干燥，灭菌处理，即得猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料。
实施例2
（1）生物交联剂-氧化羧甲基壳聚糖的制备：称取羧甲基壳聚糖1份，溶于70重量份的去离子水中，搅拌使其完全溶解，接着缓慢加入1重量份的氧化剂，10℃下避光搅拌反应24h，然后加入6体积份的聚乙二醇，搅拌均匀，接着加入10重量份的氯化钠与500体积份的无水乙醇，静置并除去上清液，将底部液体以10000r/min离心20min，然后在去离子水中透析7d，冷冻干燥即得氧化羧甲基壳聚糖；
（2）氧化羧甲基壳聚糖溶液的制备：氧化羧甲基壳聚糖溶液的制备：称取氧化羧甲基壳聚糖1重量份，溶于含60重量份缓冲液的不锈钢转鼓中，转动使其完全溶解；
（3）氧化羧甲基壳聚糖交联改性猪真皮基质的制备：取猪真皮基质置于步骤（2）的不锈钢转鼓中，使其完全浸没于氧化羧甲基壳聚糖溶液中，于4℃下转动24h，反应结束后，用去离子水清洗1min，将产物冷冻干燥后即得氧化羧甲基壳聚糖交联改性猪真皮基质；
（4）交联改性猪真皮基质预处理：将步骤（3）所得猪真皮基质置于不锈钢转鼓中，加入戊二醛溶液，转动4h，然后流水清洗6min，出鼓，静置4h后，重新置于不锈钢转鼓中，加入溶解好的0.1mol/L的Ca(NO3)2溶液,在37℃下转动10h，然后用去离子水清洗2min；
（5）交联改性猪真皮基质的仿生矿化：将步骤（4）所得猪真皮基质在37℃下浸没于1.5倍的SBF溶液中10d，每12h更换一次1.5倍的SBF溶液，取出用去离子水轻轻冲洗3次，经冷冻干燥，灭菌处理，即得猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料。
实施例3
（1）生物交联剂-氧化羧甲基壳聚糖的制备：称取羧甲基壳聚糖1份，溶于50重量份的去离子水中，搅拌使其完全溶解，接着缓慢加入2重量份的氧化剂，4℃下避光搅拌反应12h，然后加入6体积份的聚乙二醇，搅拌均匀，接着加入15重量份的氯化钠与700体积份的无水乙醇，静置并除去上清液，将底部液体以15000r/min离心20min，然后在去离子水中透析7d，冷冻干燥即得氧化羧甲基壳聚糖；
（2）氧化羧甲基壳聚糖溶液的制备：氧化羧甲基壳聚糖溶液的制备：称取氧化羧甲基壳聚糖1重量份，溶于含50重量份缓冲液的不锈钢转鼓中，转动使其完全溶解；
（3）氧化羧甲基壳聚糖交联改性猪真皮基质的制备：取猪真皮基质置于步骤（2）的不锈钢转鼓中，使其完全浸没于氧化羧甲基壳聚糖溶液中，于4℃下转动40h，反应结束后，用去离子水清洗2min，将产物冷冻干燥后即得氧化羧甲基壳聚糖交联改性猪真皮基质；
（4）交联改性猪真皮基质预处理：将步骤（3）所得猪真皮基质置于不锈钢转鼓中，加入京尼平溶液，转动6h，然后流水清洗5min，出鼓，静置4h后，重新置于不锈钢转鼓中，加入溶解好的0.2mol/L的CaCl2溶液，在37℃下转动6h，然后用去离子水清洗1min；
（5）交联改性猪真皮基质的仿生矿化：将步骤（4）所得猪真皮基质在37℃下浸没于2倍的SBF溶液中7d，每12h更换一次2倍的SBF溶液，取出用去离子水轻轻冲洗3次，经冷冻干燥，灭菌处理，即得猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料。

Claims (8)

1.猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料，其关键性能指标如下：
制备方法：（1）氧化羧甲基壳聚糖溶液的制备：称取氧化羧甲基壳聚糖1~5重量份，溶于含20~80重量份缓冲液的不锈钢转鼓中，转动使其完全溶解；（2）氧化羧甲基壳聚糖交联改性猪真皮基质的制备：取猪真皮基质置于步骤（1）的不锈钢转鼓中，使其完全浸没于氧化羧甲基壳聚糖溶液中，于0~10℃下转动8~40h，反应结束后，用去离子水清洗1~5min，将产物冷冻干燥后即得氧化羧甲基壳聚糖交联改性猪真皮基质；（3）交联改性猪真皮基质预处理：将步骤（2）所得猪真皮基质置于不锈钢转鼓中，加入交联剂溶液，转动0.5~12h，然后流水清洗5~15min，出鼓，静置4~6h后，重新置于不锈钢转鼓中，加入溶解好的钙盐溶液，在37℃下转动4~24h，每12h更换一次钙盐溶液，然后用去离子水清洗1~5min；（4）交联改性猪真皮基质的仿生矿化：将步骤（3）所得猪真皮基质在37℃下浸没于1~10倍的SBF溶液中0.5~14d，每12h更换一次1~10倍的SBF溶液，取出用去离子水轻轻冲洗3次，经冷冻干燥，灭菌处理，即得猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料；
外观：白色或微黄色片状物，无肉眼可见杂质；
抗张强度：≥4.5Mpa；
重金属含量：≤10μg/ml；
羟脯氨酸含量：不小于总蛋白含量的5%（m/m）；
细胞毒性：细胞毒性反应不大于1级；
致敏试验：无迟发性的超敏反应；
皮内反应试验：原发性刺激指数PII<0.4。
2.权利要求1所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料，其特征在于，所述氧化羧甲基壳聚糖的制备方法如下：称取羧甲基壳聚糖1份，溶于20~80重量份的去离子水中，搅拌使其完全溶解，接着缓慢加入0.1~2.5重量份的氧化剂，4~20℃下避光搅拌反应12~48h，然后加入2~12体积份的聚乙二醇，搅拌均匀，接着加入4~20重量份的氯化钠与100~800体积份的无水乙醇，静置并除去上清液，将底部液体以8000~15000r/min离心10~20min，然后在去离子水中透析3~7d，冷冻干燥即得氧化羧甲基壳聚糖。
3.权利要求1所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料，其特征在于，制备方法所述缓冲液为pH值为6~8的磷酸盐缓冲液。
4.权利要求1所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料，其特征在于，制备方法所述猪真皮基质与氧化羧甲基壳聚糖溶液的质量比为1：10~100。
5.权利要求1所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料，其特征在于，制备方法所述交联剂为1-乙基-3-(3-二甲基胺丙基)-碳化二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺、京尼平、原花青素、甲醛、戊二醛的任一种或两种。
6.权利要求1所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料，其特征在于，制备方法所述钙盐溶液为0.1~0.3mol/L的CaCl2溶液或Ca(NO3)2溶液。
7.权利要求1所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料，其特征在于，制备方法所述交联改性猪真皮基质与1~10倍SBF溶液的质量比为1：20~200。
8.权利要求1所述的猪真皮基质-氧化羧甲基壳聚糖-羟基磷灰石口腔修复材料，其特征在于，制备方法所述氧化羧甲基壳聚糖由高碘酸钠或高氯酸钠中的一种或两种氧化制得。
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