CN105727362A - 表层具有生物活性的组织工程材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表层具有生物活性的组织工程材料及其制备方法。该组织工程材料包括生物可降解高分子材料基体和吸附于所述基体表面的多巴胺层，且所述多巴胺层上连接有生物活性聚合物。其制备方法包括：提供表面充分湿化的生物可降解高分子材料基体；提供溶有多巴胺和生物活性聚合物的缓冲液体系；以及，将所述基体于所述缓冲液体系内充分浸泡，在30~40℃下孵育1~5h后取出，经风干后获得所述表层具有生物活性的组织工程材料。本发明的组织工程材料不仅具有较高的力学性能和可控降解性能，同时还具有良好生物活性，利于促进细胞的粘附、增殖，同时其制备工艺简单，易于操作，成本低廉，利于规模化实施。

Description

表层具有生物活性的组织工程材料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种组织工程材料，特别涉及一种表层具有生物活性的组织工程材料及制备方法及其制备方法，属于生物高分子医用材料技术领域。

技术背景

在现代医学中广泛地应用着高分子材料及其复合物，通常把这类材料称为医用高分子材料。其中，在生物体内能被降解或酶解、并由此生成的小分子物质被机体吸收并排出体外的一类高分子材料，即生物可降解材料成为发展主流。生物可降解性聚合物种类繁多，按来源分为天然和合成两大类，性质差异大，应用范围广。理想的生物可降解材料一般应具有良好的生物降解性，良好的生物相容性。

细胞在医用材料表面的粘附是贴壁依赖型细胞生长的前提，细胞只有在表面以一定的粘附力发生粘附并铺展后才能生长。作为骨组织工程材料的、人工合成的可降解高分子聚合物材料绝大多数亲水性差，细胞吸附力弱，需要进行必要的表面改性和修怖，以提高表面生物活性，利于细胞在材料上的粘附，进而影响细胞的增殖和分化。但对于天然的高分子材料而言，其虽然具有较佳的生物活性，能促进促进细胞的粘附、生长，但是往往存在力学强度不足，降解过快等缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种表层具有生物活性的组织工程材料，其不仅具有较高的力学性能和可控降解性能，同时还具有良好生物活性，利于促进细胞的粘附、增殖，从而克服了现有技术中的不足。

本发明的另一目的在于提供一种制备前述表层具有生物活性的组织工程材料的方法，其具有工艺简单，易于操作等优点。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种表层具有生物活性的组织工程材料，包括生物可降解高分子材料基体和吸附于所述基体表面的多巴胺层，且所述多巴胺层上连接有生物活性聚合物。

前述任一种表层具有生物活性的组织工程材料的制备方法，包括：

提供表面充分湿化的生物可降解高分子材料基体，

提供溶有多巴胺和生物活性聚合物的缓冲液体系，

以及，将所述基体于所述缓冲液体系内充分浸泡，在30~40℃下孵育1~5h后取出，经风干后获得所述表层具有生物活性的组织工程材料。

进一步的，该制备方法还可包括：将生物可降解高分子材料基体消毒后，依次以无水酒精处理2~4天，蒸馏水处理1~3天，从而获得表面充分湿化的基体。

进一步的，该制备方法还可包括：将多巴胺溶解于选定缓冲液中进行活化处理，然后溶入活性聚合物，混合均匀后获得所述缓冲液体系，其中所述选定缓冲液包括Tris缓冲液。

较为优选的，所述缓冲液体系含有浓度为2~5mg/ml的多巴胺，浓度为3~6mg/ml的生物活性聚合物。

进一步的，所述生物可降解高分子材料至少可选自3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的任一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步的，所述生物活性聚合物至少可选自甲壳素、基因胜肽胶、I型胶原、纤维粘连蛋白中的任一种或两种以上的组合，但不限于此。

与现有技术相比，本发明的积极效果包括：通过采用生物可降解高分子材料为基底，并利用多巴胺的自组装使其吸附在所述基体表面而作为桥连，再利用生物活性聚合物材料与多巴胺中活性基团的经化学键链接，得以在基体表面嫁接上生物活性聚合物，使基体表面活化，克服了人工合成生物可降解高分子材料所固有的惰性疏水性质而缺乏生物活性的缺陷，增加了细胞的亲和力，可以有效的促进细胞的粘附、增殖，同时还具有较高的力学强度和可控的降解性能，而且该表层具有生物活性的组织工程材料的制备工艺简单可控，成本低廉，利于规模化实施。

具体实施方式

以下结合若干实施例对本发明的技术方案作更进一步的说明。

实施例1：本实施例涉及一种带有生物活性基团的组织工程材料，其基底材料为聚乳酸（PLA），通过多巴胺连接上甲壳素活性聚合物。

该组织工程材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1、将PLA基体材料进行消毒，然后放置于培养板中，再经无水酒精处理2天，蒸馏水处理1.5天，使其充分湿化；

步骤2、配制修饰液溶液，将多巴胺溶解于Tris缓冲液中，进行活化处理，然后再加入甲壳素活性聚合物使其充分溶解混合均匀，其中多巴胺的浓度为2.5mg/ml，甲壳素浓度为3mg/ml；

步骤3、将步骤2）中配制的修饰液加入到步骤1）中放置有基体材料的培养板中，将基体材料充分浸泡，在30℃下孵育1h；

步骤4、吸除多余的修饰液，取出风干即得到所述的带有生物活性基团的组织工程材料。

本实施例的具有活性的组织工程材料具有优异的力学性能和生物活性，并且材料界面结合稳定，制备方法简单。

实施例2：本实施例涉及一种带有生物活性基团的组织工程材料，其基底材料为聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）（PHBV），通过多巴胺连接上甲壳素活性聚合物。

该组织工程材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1、将PHBV基体材料进行消毒，然后放置于培养板中，再经无水酒精处理3天，蒸馏水处理1天，使其充分湿化；

步骤2、配制修饰液溶液，将多巴胺溶解于Tris缓冲液中，进行活化处理，然后再加入基因胜肽胶活性聚合物使其充分溶解混合均匀，其中多巴胺的浓度为3mg/ml，基因胜肽胶浓度为3mg/ml；；

步骤3、将步骤2）中配制的修饰液加入到步骤1）中放置有基体材料的培养板中，将基体材料充分浸泡，在40℃下孵育2h；

步骤4、吸除多余的修饰液，取出风干即得到所述的带有生物活性基团的组织工程材料。

本实施例的具有活性的组织工程材料具有优异的力学性能和生物活性，并且材料界面结合稳定，制备方法简单。

实施例3：本实施例涉及一种带有生物活性基团的组织工程材料，其基底材料为聚己内酯(PCL)，通过多巴胺连接上甲壳素活性聚合物。

该组织工程材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1、将PCL基体材料进行消毒，然后放置于培养板中，再经无水酒精处理3天，蒸馏水处理1天，使其充分湿化；

步骤2、配制修饰液溶液，将多巴胺溶解于Tris缓冲液中，进行活化处理，然后再加入I型胶原活性聚合物使其充分溶解混合均匀，其中多巴胺的浓度为4mg/ml，I型胶原胶浓度为4mg/ml；

步骤3、将步骤2）中配制的修饰液加入到步骤1）中放置有基体材料的培养板中，将基体材料充分浸泡，在40℃下孵育2h；

步骤4、吸除多余的修饰液，取出风干即得到所述的带有生物活性基团的组织工程材料。

本实施例的具有活性的组织工程材料具有优异的力学性能和生物活性，并且材料界面结合稳定，制备方法简单。

实施例4：本实施例涉及一种带有生物活性基团的组织工程材料，其基底材料为聚己内酯(PCL)，通过多巴胺连接上甲壳素活性聚合物。

该组织工程材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1、将PCL基体材料进行消毒，然后放置于培养板中，再经无水酒精处理3天，蒸馏水处理1天，使其充分湿化；

步骤2、配制修饰液溶液，将多巴胺溶解于Tris缓冲液中，进行活化处理，然后再加入纤维粘连蛋原活性聚合物使其充分溶解混合均匀，多巴胺的浓度为5mg/ml，I型胶原胶浓度为5mg/ml；；

步骤3、将步骤2）中配制的修饰液加入到步骤1）中放置有基体材料的培养板中，将基体材料充分浸泡，在40℃下孵育3h；

步骤4、吸除多余的修饰液，取出风干即得到所述的带有生物活性基团的组织工程材料.

本实施例的具有活性的组织工程材料具有优异的力学性能和生物活性，并且材料界面结合稳定，制备方法简单。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种表层具有生物活性的组织工程材料，其特征在于包括生物可降解高分子材料基体和吸附于所述基体表面的多巴胺层，且所述多巴胺层上连接有生物活性聚合物。

2.根据权利要求1所述的表层具有生物活性的组织工程材料，其特征在于所述生物可降解高分子材料至少选自3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的任一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的表层具有生物活性的组织工程材料，其特征在于所述生物活性聚合物至少选自甲壳素、基因胜肽胶、I型胶原、纤维粘连蛋白中的任一种或两种以上的组合。

4.权利要求1-3中任一项所述表层具有生物活性的组织工程材料的制备方法，其特征在于包括：

提供表面充分湿化的生物可降解高分子材料基体，

提供溶有多巴胺和生物活性聚合物的缓冲液体系，

以及，将所述基体于所述缓冲液体系内充分浸泡，在30~40℃下孵育1~5h后取出，经风干后获得所述表层具有生物活性的组织工程材料。

5.根据权利要求4所述表层具有生物活性的组织工程材料的制备方法，其特征在于包括：将生物可降解高分子材料基体消毒后，依次以无水酒精处理2~4天，蒸馏水处理1~3天，从而获得表面充分湿化的基体。

6.根据权利要求4所述表层具有生物活性的组织工程材料的制备方法，其特征在于包括：将多巴胺溶解于选定缓冲液中进行活化处理，然后溶入活性聚合物，混合均匀后获得所述缓冲液体系，其中所述选定缓冲液包括Tris缓冲液。

7.根据权利要求4所述表层具有生物活性的组织工程材料的制备方法，其特征在于所述缓冲液体系含有浓度为2~5mg/ml的多巴胺，浓度为3~6mg/ml的生物活性聚合物。

8.根据权利要求4或5所述表层具有生物活性的组织工程材料的制备方法，其特征在于所述生物可降解高分子材料至少选自3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的任一种或两种以上的组合。

9.根据权利要求4或6所述表层具有生物活性的组织工程材料的制备方法，其特征在于所述生物活性聚合物至少选自甲壳素、基因胜肽胶、I型胶原、纤维粘连蛋白中的任一种或两种以上的组合。