CN109289091B - 一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架及其制备方法 - Google Patents

一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架及其制备方法,通过在甲基丙烯酰化明胶中加入羟基磷灰石和改性石墨烯,为了提高协同性,加入了调和剂和改性助剂;在调和剂上选择了1‑(3‑吡啶基)‑3‑(二甲氨基)‑2‑丙烯‑1‑酮和间苯二酚二缩水甘油醚的混合物,改性助剂选择了4‑乙酰氨基‑2,2,6,6‑四甲基‑1‑哌啶氧、乙基三甲基硅基缩三甲基硅基乙烯酮、N,N'‑二(氯二甲基硅烷基)‑1,1‑二甲基‑硅烷二胺和1,5‑戊二醇二丙烯酸酯的混合物;最终制得的复合支架既能使干细胞存活较长时间,又具有较大的弹性模量。此外,由于加入了改性石墨烯和羟基磷灰石,该复合支架的生物相容性很好,不易被人体所排斥。

Description

一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物材料领域,更具体的说是涉及一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的快速发展,以细胞治疗为代表的再生医学逐渐成为临床医学发展的重要方向,为应对药物治疗难于见效的复杂重大疾病带来了新的希望。细胞治疗是利用患者自体(或异体)的成体细胞或干细胞对组织,器官进行修复的治疗方法。但传统的干细胞离开人体后,由于没有一个合适的生存环境,在短时间内就会发生凋亡,因此需要寻找合适的材料装载干细胞,从而使得干细胞能够存活较长时间;并且在治疗某些疾病(如激素性股骨头坏时),需要将材料移植到高压的内环境,这使得该材料具有较强的弹性模量,但目前市面上还没有出现既能够使干细胞存活较长时间,同时还具有较大弹性模量的生物材料。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架及其制备方法,该复合支架既能使干细胞存活较长时间,又具有较大的弹性模量。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架,包括下列重量份物质组成:
甲基丙烯酰化明胶100份;
改性石墨烯5-10份;
羟基磷灰石5-10份;
调和剂3-5份;
改性助剂4-8份;
所述调和剂为1-(3-吡啶基)-3-(二甲氨基)-2-丙烯-1-酮和间苯二酚二缩水甘油醚的混合物,其质量比为1:1;
所述改性助剂为4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧、乙基三甲基硅基缩三甲基硅基乙烯酮、N,N'-二(氯二甲基硅烷基)-1,1-二甲基-硅烷二胺和1,5-戊二醇二丙烯酸酯的混合物,其质量比为3:2:2:5。
作为本发明的进一步改进,所述改性石墨烯包括下列重量份物质组成:
石墨烯100份;
3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷4份;
苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷2份;
3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷3份。
作为本发明的进一步改进,所述改性石墨烯的制备方法为:
步骤一:将石墨烯氧化制的氧化石墨烯;
步骤二:将3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷分散在丙酮溶液中;
步骤三:在步骤二中得到的丙酮溶液中加入氧化石墨烯混合均匀,在60-80℃下发反应10-14小时,得到改性石墨烯。
作为本发明的进一步改进,所述步骤一为将过量浓硫酸加入容器内,通过冰浴将温度控制在0-2℃,之后加入100目的石墨烯,之后再加入石墨烯二分之一质量的NaNO3,之后加入2-4倍石墨烯质量的高锰酸钾,加入完成,在冰浴条件下搅拌100分钟,之后将冰浴换成水浴,控制温度在40-60℃,反应30分钟,之后加入双倍浓硫酸体积的去离子水,加热至85℃,之后缓慢加入5%浓度的双氧水,待反应液呈金色后在离心机中洗涤,直至BaCl2无白色沉淀生成后,在55℃下烘干得到氧化石墨烯。
作为本发明的进一步改进,所述羟基磷灰石的制备方法包括以下步骤:
S1:将硝酸钙溶于去离子水中,形成溶液A;将磷酸二氢钠溶于无水乙醇中,形成溶液B;溶液A和溶液B的浓度均为1mol/L;配制好后,用浓度为0.1mol/L的氨水调节溶液A和溶液B的pH,均调节至10;
S2:将制得的溶液A和溶液B放入反应器内混合,形成混合液,加入PEG-400,将反应器温度设置为50℃,混合搅拌4h,同时用氨水保持混合液pH为10;其中加入反应器内的溶液A和溶液B的体积比为1.6:1;
S3:将混合液置于50-60℃的水浴中陈化24h,得到白色胶状液体;在室温下超声振荡30min后抽滤,并用无水乙醇洗涤3次,得到样品;将所得样品于80-100℃下干燥2-3h后研磨,得到固体粉末;
S4:将制得的固体粉末与氯化钠放入烘箱内进行热处理,热处理后得到羟基磷灰石。
作为本发明的进一步改进,所述S4热处理过程为先在600-800℃烧结2-4h,再用于去离子水除去氯化钠,然后再1000-1200℃下烧结2-4h。
作为本发明的进一步改进,一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按照设定的重量份配备原料,先将甲基丙烯酰化明胶、调和剂和改性剂依次放入反应器内搅拌混合,在温度为40℃、转速为200rad/min的条件下搅拌90min,形成第一混合溶液;
步骤二:将改性石墨烯加入反应器内进行搅拌混合,在温度为60℃、转速为400rad/min的条件下搅拌30min;然后加入羟基磷灰石,继续搅拌30min,制得第二混合溶液;
步骤三:将第二混合溶液放置在-40℃的环境下进行冷冻干燥,放置时间为24h;冷冻干燥后,得到复合支架。
本发明的有益效果:通过在甲基丙烯酰化明胶中加入羟基磷灰石和改性石墨烯,来增强整体材料的结构,提供一个合适的场所使干细胞能够存活较长时间,同时还增大了该复合材料的弹性模量。在正常情况下,仅仅是羟基磷灰石和改性石墨烯的简单加入,两者与甲基丙烯酰化明胶相互之间一定会产生不良反应,不会将效果发挥到最佳,而本发明解决的这个问题的方案,主要是加入调和剂和改性助剂,在调和剂上选择了1-(3-吡啶基)-3-(二甲氨基)-2-丙烯-1-酮和间苯二酚二缩水甘油醚的混合物,改性助剂选择了4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧、乙基三甲基硅基缩三甲基硅基乙烯酮、N,N'-二(氯二甲基硅烷基)-1,1-二甲基-硅烷二胺和1,5-戊二醇二丙烯酸酯的混合物;在调和剂的作用下,使得羟基磷灰石和改性石墨烯之间不会产生不良影响,同时通过改性助剂的加入,可以改变甲基丙烯酰化明胶的分子结构,从而提升羟基磷灰石和改性石墨烯之间的分散能力。同时改性石墨烯的改性过程中加入的3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷也能够改变石墨烯的表面基团,和改性后的甲基丙烯酰化明胶之间具有更好的分散性能。最终制得的复合支架既能使干细胞存活较长时间,又具有较大的弹性模量。此外,由于加入了改性石墨烯和羟基磷灰石,该复合支架的生物相容性很好,不易被人体所排斥。
具体实施方式
实施例1:改性石墨烯的制备
所述改性石墨烯包括下列重量份物质组成:
石墨烯100份;
3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷4份;
苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷2份。
3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷3份。
所述改性石墨烯的制备方法为:
步骤一:按设定的重量份称量所需物质;将石墨烯氧化制的氧化石墨烯;
步骤二:将3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷分散在丙酮溶液中;
步骤三:在步骤二中得到的丙酮溶液中加入氧化石墨烯混合均匀,在70℃下发反应12小时,得到改性石墨烯。
所述步骤一为将过量浓硫酸加入容器内,通过冰浴将温度控制在2℃,之后加入100目的石墨烯,之后再加入石墨烯二分之一质量的NaNO3,之后加入3倍石墨烯质量的高锰酸钾,加入完成,在冰浴条件下搅拌100分钟,之后将冰浴换成水浴,控制温度在55℃,反应30分钟,之后加入双倍浓硫酸体积的去离子水,加热至85℃,之后缓慢加入5%浓度的双氧水,待反应液呈金色后在离心机中洗涤,直至BaCl2无白色沉淀生成后,在55℃下烘干得到氧化石墨烯。
实施例2:羟基磷灰石的制备
S1:将硝酸钙溶于去离子水中,形成溶液A;将将磷酸二氢钠溶于无水乙醇中,形成溶液B;溶液A和溶液B的浓度均为1mol/L;配制好后,用浓度为0.1mol/L氨水调节溶液A和溶液B的pH,调节至10;
S2:将16ml溶液A和10ml溶液B放入反应器内搅拌混合,以150rad/min的转速搅拌10min,形成混合液,向混合液中加入3gPEG-400,然后将反应器温度设置为50℃,混合搅拌4h,同时用氨水保持混合液pH为10;
S3:将混合液置于55℃的水浴中陈化24h,得到白色胶状液体;在室温下超声振荡30min后抽滤,并用无水乙醇洗涤3次,得到样品;将所得样品于90℃下干燥2h后研磨,得到固体粉末;
S4:将制得的固体粉末与5g氯化钠放入烘箱内进行热处理,热处理过程为先在700℃烧结3h,再用于去离子水出去氯化钠,然后再1100℃下烧结3h,得到羟基磷灰石。
实施例3:复合支架的制备
一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架,包括下列重量份物质组成:
甲基丙烯酰化明胶100份;
改性石墨烯8份;
羟基磷灰石8份;
调和剂4份;
改性助剂6份。
所述调和剂为1-(3-吡啶基)-3-(二甲氨基)-2-丙烯-1-酮和间苯二酚二缩水甘油醚的混合物,其质量比为1:1。所述改性助剂为4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧、乙基三甲基硅基缩三甲基硅基乙烯酮、N,N'-二(氯二甲基硅烷基)-1,1-二甲基-硅烷二胺和1,5-戊二醇二丙烯酸酯的混合物,其质量比为3:2:2:5。
一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按照设定的重量份配备原料,先将甲基丙烯酰化明胶、调和剂和改性剂依次放入反应器内搅拌混合,在温度为40℃、转速为200rad/min的条件下搅拌90min,形成第一混合溶液;
步骤二:将改性石墨烯加入反应器内进行搅拌混合,在温度为60℃、转速为400rad/min的条件下搅拌30min;然后加入羟基磷灰石,继续搅拌30min,制得第二混合溶液;
步骤三:将第二混合溶液放置在-40℃的环境下进行冷冻干燥,放置时间为24h;冷冻干燥后,得到复合支架。
其中甲基丙烯酰化明胶从温州优墨生物科技有限公司购买;
改性石墨烯为实施例1制得的试样;
羟基磷灰石为实施例2制得的试样。
对比例1:复合支架的制备
一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架,包括下列重量份物质组成:
甲基丙烯酰化明胶100份;
改性石墨烯8份;
羟基磷灰石8份。
一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按照设定的重量份配备原料,先将甲基丙烯酰化明胶放入反应器内,接着将改性石墨烯加入反应器内进行搅拌混合,在温度为60℃、转速为400rad/min的条件下搅拌30min;然后加入羟基磷灰石,继续搅拌30min,制得混合溶液;
步骤二:将混合溶液放置在-40℃的环境下进行冷冻干燥,放置时间为24h;冷冻干燥后,得到复合支架。
其中甲基丙烯酰化明胶从温州优墨生物科技有限公司购买;
改性石墨烯为实施例1制得的试样;
羟基磷灰石为实施例2制得的试样。
对比例2:复合支架的制备
一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架,包括下列重量份物质组成:
甲基丙烯酰化明胶100份;
调和剂4份;
改性助剂6份。
所述调和剂为1-(3-吡啶基)-3-(二甲氨基)-2-丙烯-1-酮和间苯二酚二缩水甘油醚的混合物,其质量比为1:1。
所述改性助剂为4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧、乙基三甲基硅基缩三甲基硅基乙烯酮、N,N'-二(氯二甲基硅烷基)-1,1-二甲基-硅烷二胺和1,5-戊二醇二丙烯酸酯的混合物,其质量比为3:2:2:5。
一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按照设定的重量份配备原料,先将甲基丙烯酰化明胶、调和剂和改性剂依次放入反应器内搅拌混合,在温度为40℃、转速为200rad/min的条件下搅拌90min,形成混合溶液;
步骤三:将混合溶液放置在-40℃的环境下进行冷冻干燥,放置时间为24h;冷冻干燥后,得到复合支架。
其中甲基丙烯酰化明胶从温州优墨生物科技有限公司购买。
对比例3:复合支架的制备
一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架,包括下列重量份物质组成:
甲基丙烯酰化明胶100份;
石墨烯8份;
羟基磷灰石8份;
调和剂4份;
改性助剂6份。
所述调和剂为1-(3-吡啶基)-3-(二甲氨基)-2-丙烯-1-酮和间苯二酚二缩水甘油醚的混合物,其质量比为1:1。
所述改性助剂为4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧、乙基三甲基硅基缩三甲基硅基乙烯酮、N,N'-二(氯二甲基硅烷基)-1,1-二甲基-硅烷二胺和1,5-戊二醇二丙烯酸酯的混合物,其质量比为3:2:2:5。
一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按照设定的重量份配备原料,先将甲基丙烯酰化明胶、调和剂和改性剂依次放入反应器内搅拌混合,在温度为40℃、转速为200rad/min的条件下搅拌90min,形成第一混合溶液;
步骤二:将石墨烯加入反应器内进行搅拌混合,在温度为60℃、转速为400rad/min的条件下搅拌30min;然后加入羟基磷灰石,继续搅拌30min,制得第二混合溶液;
步骤三:将第二混合溶液放置在-40℃的环境下进行冷冻干燥,放置时间为24h;冷冻干燥后,得到复合支架。
其中甲基丙烯酰化明胶从温州优墨生物科技有限公司购买;
羟基磷灰石从杭州大阳化工有限公司购买。
性能检测:检验复合支架装载干细胞后,干细胞存活情况:
首先用F12培养基培养骨髓间充质干细胞,然后加入一定量的海藻酸钠,最终制成细胞密度为2×107/ml的细胞海藻酸钠悬液,将细胞海藻酸钠悬液滴加到实施例1至4和对比例1至4制得的复合支架中,每种复合支架上滴加40ul的细胞海藻酸钠悬液,然后分别放入8个DMEM培养基中培养,培养第2天,第五天,第9天时观察干细胞的存活情况;
检测方法为分别对活细胞和死细胞荧光染色,活细胞用钙黄绿素-AM,死细胞用碘化丙啶。
染色原理:钙黄绿素-AM的亲脂性很高,可透过细胞膜,但通过活细胞内的酯酶作用,钙黄绿素-AM能脱去AM基,产生的钙黄绿素能发出强绿色荧光(激发:490nm,发射:515nm),因此钙黄绿素-AM仅对活细胞染色。另外,碘化丙啶溶液只能穿过死细胞膜的无序区域而到达细胞核,并嵌入细胞的DNA双螺旋从而产生红色荧光(激发:535nm,发射:617nm)。
染色液配置:用1ml无水二甲基亚砜溶解1mg钙黄绿素-AM,制备成1mmol/l的钙黄绿素-AM储备液;用1ml双蒸水溶解1mg碘化丙啶,制备成1.5mmol/l的碘化丙啶储备液;将2μl钙黄绿素-AM储备液和2μl碘化丙啶储备液1ml PBS中配制成染色溶液,钙黄绿素-AM的终浓度为2μmol/l,碘化丙啶的终浓度为4μmol/l。
先对装有骨髓间充质干细胞的复合支架进行染色,染色后在37℃培养箱中放置15分钟,在荧光显微镜下,再用白光观察找到合适的视野。使用蓝光激发,观察黄绿色的活细胞,然后用绿光激发,能够看到红色的死细胞,最后统计死亡率。
死亡率统计:
第2天 第5天 第9天
实施例3 1% 4% 14%
对比例1 15% 45% 92%
对比例2 10% 40% 87%
对比例3 6% 30% 70%
弹性模量的测试:将实施例1至4和对比例1至4制得的复合支架试样在放置1天,5天,10天,20天后用Bose 3230力学测试机(Bose,美国)进行测试,在250g的力传感器条件下进行:
弹性模量(KPa):
试样 弹性模量
实施例3 26.6
对比例1 13.5
对比例2 15.8
对比例3 18.5
同时还对实施例3制得的试样进行其他方面性能的检测:
悬浮复合支架注射液的制备:将复合支架用1%羧甲基纤维素的生理盐水溶液重悬,所制备的悬浮复合支架的浓度为1000个/ml;
微量注射泵的调试:首先将注射标准调为1ml无菌注射器所需的注射标准:内径4.53mm,注射流速1000μl/min,注射量程500ul;然后将数显式推拉力测力计安装在注射器推柄和注射泵之间,充分接触,测定注射泵在一定流速下推动注射器的推力;
复合支架的注射:将1ml无菌注射器的针头取下后,用注射器吸取500ul均匀悬浮有复合支架的羧甲基纤维素溶液,之后重新安装回针头,将注射器安装在微量注射泵上。按照调试好的注射标准启动微量注射泵,在注射器的针头处收集注射出的均匀悬浮有复合支架的羧甲基纤维素溶液;
经过实验检测发现:注射复合支架所需的推力为9.5N,不超过10N,满足临床需求,同时表明注射复合支架的过程中,复合支架顺畅的通过27G的注射针,无堵塞现象发生。将注射后的复合支架用显微镜进行观察,观察发现复合支架形态保持完整,复合支架完整率达到90%以上,从上述实验结果,该复合支架具有很好的可伸缩性,机械性能好。
综上所述,作为本发明的发明要点,本发明通过在甲基丙烯酰化明胶中加入羟基磷灰石和改性石墨烯,来增强整体材料的结构,提供一个合适的场所使干细胞能够存活较长时间,同时还增大了该复合材料的弹性模量。在正常情况下,仅仅是羟基磷灰石和改性石墨烯的简单加入,两者与甲基丙烯酰化明胶相互之间一定会产生不良反应,不会将效果发挥到最佳,而本发明解决的这个问题的方案,主要是加入调和剂和改性助剂,在调和剂上选择了1-(3-吡啶基)-3-(二甲氨基)-2-丙烯-1-酮和间苯二酚二缩水甘油醚的混合物,改性助剂选择了4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧、乙基三甲基硅基缩三甲基硅基乙烯酮、N,N'-二(氯二甲基硅烷基)-1,1-二甲基-硅烷二胺和1,5-戊二醇二丙烯酸酯的混合物;在调和剂的作用下,使得羟基磷灰石和改性石墨烯之间不会产生不良影响,同时通过改性助剂的加入,可以改变甲基丙烯酰化明胶的分子结构,从而提升羟基磷灰石和改性石墨烯之间的分散能力。同时改性石墨烯的改性过程中加入的3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷也能够改变石墨烯的表面基团,和改性后的甲基丙烯酰化明胶之间具有更好的分散性能。最终制得的复合支架既能使干细胞存活较长时间,又具有较大的弹性模量。此外,由于加入了改性石墨烯和羟基磷灰石,该复合支架的生物相容性很好,不易被人体所排斥。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架,其特征在于:包括下列重量份物质组成:
甲基丙烯酰化明胶100份;
改性石墨烯5-10份;
羟基磷灰石5-10份;
调和剂3-5份;
改性助剂4-8份;
所述调和剂为1-(3-吡啶基)-3-(二甲氨基)-2-丙烯-1-酮和间苯二酚二缩水甘油醚的混合物,其质量比为1:1;
所述改性助剂为4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧、乙基三甲基硅基缩三甲基硅基乙烯酮、N,N'-二(氯二甲基硅烷基)-1,1-二甲基-硅烷二胺和1,5-戊二醇二丙烯酸酯的混合物,其质量比为3:2:2:5;
所述改性石墨烯包括下列重量份物质组成:
石墨烯100份;
3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷4份;
苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷2份;
3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷3份;
所述改性石墨烯的制备方法为:
步骤一:将石墨烯氧化制得氧化石墨烯;
步骤二:将3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷分散在丙酮溶液中;
步骤三:在步骤二中得到的丙酮溶液中加入氧化石墨烯混合均匀,在60-80℃下发反应10-14小时,得到改性石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架,其特征在于:所述步骤一为将过量浓硫酸加入容器内,通过冰浴将温度控制在0-2℃,之后加入100目的石墨烯,之后再加入石墨烯二分之一质量的NaNO3,之后加入2-4倍石墨烯质量的高锰酸钾,加入完成,在冰浴条件下搅拌100分钟,之后将冰浴换成水浴,控制温度在40-60℃,反应30分钟,之后加入双倍浓硫酸体积的去离子水,加热至85℃,之后缓慢加入5%浓度的双氧水,待反应液呈金色后在离心机中洗涤,直至BaCl2无白色沉淀生成后,在55℃下烘干得到氧化石墨烯。
3.根据权利要求1所述的一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架,其特征在于:所述羟基磷灰石的制备方法包括以下步骤:
S1:将硝酸钙溶于去离子水中,形成溶液A;将磷酸二氢钠溶于无水乙醇中,形成溶液B;溶液A和溶液B的浓度均为1mol/L;配制好后,用浓度为0.1mol/L的氨水调节溶液A和溶液B的pH,均调节至10;
S2:将制得的溶液A和溶液B放入反应器内混合,形成混合液,加入PEG-400,将反应器温度设置为50℃,混合搅拌4h,同时用氨水保持混合液pH为10;其中加入反应器内的溶液A和溶液B的体积比为1.6:1;
S3:将混合液置于50-60℃的水浴中陈化24h,得到白色胶状液体;在室温下超声振荡30min后抽滤,并用无水乙醇洗涤3次,得到样品;将所得样品于80-100℃下干燥2-3h后研磨,得到固体粉末;
S4:将制得的固体粉末与氯化钠放入烘箱内进行热处理,热处理后得到羟基磷灰石。
4.根据权利要求3所述的一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架,其特征在于:所述S4热处理过程为先在600-800℃烧结2-4h,再用于去离子水除去氯化钠,然后再1000-1200℃下烧结2-4h。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种用于装载骨髓间充质干细胞的复合支架的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:按照设定的重量份配备原料,先将甲基丙烯酰化明胶、调和剂和改性剂依次放入反应器内搅拌混合,在温度为40℃、转速为200rad/min的条件下搅拌90min,形成第一混合溶液;
步骤二:将改性石墨烯加入反应器内进行搅拌混合,在温度为60℃、转速为400rad/min的条件下搅拌30min;然后加入羟基磷灰石,继续搅拌30min,制得第二混合溶液;
步骤三:将第二混合溶液放置在-40℃的环境下进行冷冻干燥,放置时间为24h;冷冻干燥后,得到复合支架。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1074681A (zh) * 1992-01-23 1993-07-28 美国辉瑞有限公司 苯并吡喃及有关的白三烯b4拮抗剂
CN1250446A (zh) * 1997-03-21 2000-04-12 诺瓦提斯公司 作为除草剂的吡唑衍生物
CN104530413A (zh) * 2014-10-01 2015-04-22 厦门赛诺邦格生物科技有限公司 一种多官能化h型聚乙二醇衍生物修饰的生物相关物质
CN105451994A (zh) * 2013-09-02 2016-03-30 三井化学株式会社 层合体
WO2016046715A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 Università Degli Studi Di Trento Method for manufacturing porous scaffolds for biomedical uses and scaffolds thereof
CN105536070A (zh) * 2016-02-05 2016-05-04 山东明德生物医学工程有限公司 一种复合型骨水泥及制备方法
CN106729975A (zh) * 2015-11-19 2017-05-31 爱博诺德(北京)医疗科技有限公司 用于制造人工晶体的材料
US9827349B1 (en) * 2013-11-26 2017-11-28 Abyrx Inc. Settable surgical implants and their packaging
WO2017209823A2 (en) * 2016-03-14 2017-12-07 The University Of Chicago Injectable pastes based on oppositely charged polymer/calcium phosphate hybrid nanoparticles
CN107531853A (zh) * 2015-06-24 2018-01-02 Lg化学株式会社 用于制备基于共轭二烯的聚合物的催化剂组合物和使用其制备的基于共轭二烯的聚合物

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6858327B2 (en) * 2002-11-08 2005-02-22 Universal Display Corporation Organic light emitting materials and devices
CA2804647C (en) * 2010-07-08 2021-08-31 National University Of Singapore Method for controlling and accelerating differentiation of stem cells using graphene substrates
WO2015152288A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 Jnc株式会社 コーティング剤用樹脂組成物、成形体、画像表示装置
JP6606861B2 (ja) * 2014-08-11 2019-11-20 株式会社リコー 積層造形用粉末及び積層造形物の製造方法
CA2898513A1 (en) * 2015-07-27 2017-01-27 Stephan HEATH Methods, products, and systems relating to making, providing, and using nanocrystalline (nc) products comprising nanocrystalline cellulose (ncc), nanocrystalline (nc) polymers and/or nanocrystalline (nc) plastics or other nanocrystals of cellulose composites or structures, in combination with other materials

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1074681A (zh) * 1992-01-23 1993-07-28 美国辉瑞有限公司 苯并吡喃及有关的白三烯b4拮抗剂
CN1250446A (zh) * 1997-03-21 2000-04-12 诺瓦提斯公司 作为除草剂的吡唑衍生物
CN105451994A (zh) * 2013-09-02 2016-03-30 三井化学株式会社 层合体
US9827349B1 (en) * 2013-11-26 2017-11-28 Abyrx Inc. Settable surgical implants and their packaging
WO2016046715A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 Università Degli Studi Di Trento Method for manufacturing porous scaffolds for biomedical uses and scaffolds thereof
CN104530413A (zh) * 2014-10-01 2015-04-22 厦门赛诺邦格生物科技有限公司 一种多官能化h型聚乙二醇衍生物修饰的生物相关物质
CN107531853A (zh) * 2015-06-24 2018-01-02 Lg化学株式会社 用于制备基于共轭二烯的聚合物的催化剂组合物和使用其制备的基于共轭二烯的聚合物
CN106729975A (zh) * 2015-11-19 2017-05-31 爱博诺德(北京)医疗科技有限公司 用于制造人工晶体的材料
CN105536070A (zh) * 2016-02-05 2016-05-04 山东明德生物医学工程有限公司 一种复合型骨水泥及制备方法
WO2017209823A2 (en) * 2016-03-14 2017-12-07 The University Of Chicago Injectable pastes based on oppositely charged polymer/calcium phosphate hybrid nanoparticles

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Bio-Based Alternative to the Diglycidyl Ether of Bisphenol A with Controlled Materials Properties;Anthony Maiorana et al.;《Biomacromolecules》;20150201;第1-36页 *
An overview of graphene-based hydroxyapatite composites for orthopedic applications;Ming Li et al.;《Bioactive Materials》;20180203;第3卷;第1-18页 *
Radiographic Evaluation of Ankle Joint Stability After Calcaneofibular Ligament Elevation During Open Reduction and Internal Fixation of Calcaneus Fracture;Chien-Shun Wang et al.;《Foot & Ankle International》;20161231;第1-6页 *
RAFT polymerization of diacrylate derivatives having different spacers in dilute conditions;Hideharu Mori et al.;《Polymer》;20111222;第52卷;第635-645页 *
The 2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinyloxy Radical: An Efficient, Iodine-Free Redox Mediator for Dye-Sensitized Solar Cells;Zhipan Zhang et al.;《Advanced Functional Materials》;20081231;第18卷;第341–346页 *
氧化石墨烯/丙烯酸酯聚合物乳液复合材料的研究;巨浩波等;《新型建筑材料》;20131031;第66-70页 *

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