CN110404115A - 一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球及其制备方法与应用 - Google Patents
一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110404115A CN110404115A CN201910664393.9A CN201910664393A CN110404115A CN 110404115 A CN110404115 A CN 110404115A CN 201910664393 A CN201910664393 A CN 201910664393A CN 110404115 A CN110404115 A CN 110404115A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbonate
- hole
- microballoon
- degradable macromolecule
- preparation
- 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.)
- Granted
Links
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 53
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 title claims abstract description 46
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 23
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 13
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 8
- 229910017569 La2(CO3)3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H lanthanum carbonate Chemical compound [La+3].[La+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 7
- 229960001633 lanthanum carbonate Drugs 0.000 claims description 7
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 6
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N hydroxyformaldehyde Chemical compound O[14CH]=O BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 4
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 4
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 3
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims description 3
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 3
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 229920006237 degradable polymer Polymers 0.000 claims 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 239000011805 ball Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008512 biological response Effects 0.000 description 5
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 5
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 5
- 102000002260 Alkaline Phosphatase Human genes 0.000 description 4
- 108020004774 Alkaline Phosphatase Proteins 0.000 description 4
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 4
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PHOQVHQSTUBQQK-SQOUGZDYSA-N D-glucono-1,5-lactone Chemical compound OC[C@H]1OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O PHOQVHQSTUBQQK-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 3
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 3
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 3
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- XZKIHKMTEMTJQX-UHFFFAOYSA-N 4-Nitrophenyl Phosphate Chemical compound OP(O)(=O)OC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 XZKIHKMTEMTJQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 2
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 150000005690 diesters Chemical class 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004072 osteoblast differentiation Effects 0.000 description 2
- 230000002138 osteoinductive effect Effects 0.000 description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 2
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 2
- -1 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxybutyric acid Chemical compound CC(O)CC(O)=O WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 210000004271 bone marrow stromal cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 1
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 1
- 230000013228 contact guidance Effects 0.000 description 1
- 231100000433 cytotoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000001472 cytotoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-N methyl hydrogen carbonate Chemical compound COC(O)=O CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011806 microball Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 231100001083 no cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000002188 osteogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 1
- 229920000070 poly-3-hydroxybutyrate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000002629 repopulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000008467 tissue growth Effects 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 1
- 229940005605 valeric acid Drugs 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
- A61L27/446—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with other specific inorganic fillers other than those covered by A61L27/443 or A61L27/46
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球及其制备方法与应用，所述制备方法包括以下步骤：将可降解高分子溶液加入含表面活性剂的水溶液中，室温下搅拌，一段时间间隔后加入碳酸盐固体颗粒；继续搅拌一段时间间隔后再加入酸性物质或可分解为酸性物质的物质；水洗后冷冻干燥得到具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球。本发明的制备方法工艺简单可行，制备的微球不仅具有良好的生物相容性及可降解性，表面还具有适合细胞黏附的坑洞以及生物活性的碳酸盐，可用于组织缺损的修复和重建。
Description
技术领域
本发明涉及医药技术领域，具体涉及一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球及其制备方法与应用。
背景技术
高分子微球通常指直径在纳米至微米尺度，形状为球形的高分子聚集体。高分子微球以其可设计性和多功能性吸引了越来越多科学工作者的兴趣。其中，球形又分为实心球和空心球。可降解生物微球在医学领域有着十分重要的应用，有的可以作为骨填充料，有的可以作为药物载体，应用前景巨大。相关研究表面，与普通微球相比，具有特定形貌的微球具有更大的表面积，而对于组织的修复，除了必须对组织、细胞无毒，还需要具有适当的表面结构可供细胞的黏附、长入；进一步地，具有诱导组织生长、修复的功能则更佳。
体内细胞处于一个由微米、纳米结构组成的细胞外基质环境，细胞外基质能够影响和调节细胞的多项功能活动。对于体外基底上的细胞，影响细胞活性的一个重要因素是材料的表面形貌。基底表面形貌主要包括材料粗糙度以及纹理结构，目前表面形貌多指特征形貌。材料粗糙度对细胞的影响结果还存在争论，但其对细胞增殖、分化的确有显著影响。目前多数研究认为粗糙度增加利于细胞分化和基质合成，同时伴随着细胞增殖活力的减弱。目前许多研究涉及基底表面各种特征形貌对细胞行为的影响。通常来说，细胞会沿着凹槽方向伸长、排列，这是著名的接触引导现象。对于微米级形貌，其不仅影响细胞的取向、迁移等行为，甚至能影响细胞的基因表达和信号通路。虽然目前关于基底表面形貌与细胞相互作用关系的研究十分丰富，但是所采用的基底较为单一，绝大多数为片材、膜材。受加工水平限制，在三维基底表面(如球形或不规则多孔结构体)还难以生成可控、规则的纹理特征。由于三维基底更能满足实际组织修复需要，因此，探索三维基底形貌与细胞的相互作用具有重要意义。
目前，除形貌外，微球的材料对其性能也会产生影响，高分子应用于微球的材料主要分为无机材料、天然高分子材料及合成的高分子材料。按降解性能又可分为可降解类材料及非可降解类材料。其中，人工合成的可降解高分子材料可以通过改变其原材料化学组成、材料结构及表面性质等，来设计其生物应答特性。聚酯类是目前研究最多、应用最广泛的可生物降解的合成高分子材料，如聚乳酸、聚乙醇酸、聚ε-己内酯、聚β-羟基丁酸、聚β-羟基戊酸及其共聚物。然而尽管这些材料的生物相容性较好，但其生物应答性仍有待提升，因此，对于可降解高分子微球材料的进一步改善具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种生物应答性好的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种生物应答性好的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球。
本发明所要解决的第三个技术问题是：提供上述凹坑的碳酸盐/可降解高分子微球的应用。
为了解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，包括以下步骤：
S1、将可降解高分子溶于有机溶剂制备成可降解高分子溶液；
S2、将可降解高分子溶液加入含表面活性剂的水溶液中，搅拌后加入碳酸盐固体颗粒；
S3、继续搅拌后再加入酸性物质或能够分解产生酸性化合物的物质；
S4、待微球固化后，停止搅拌，对微球进行清洗后干燥得到具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球。
进一步地，所述可降解高分子包括聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚3-羟基烷酸酯、聚(3-羟基丁酸酯)、聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯、聚三亚甲基碳酸酯或聚丁二酸丁二酯中的至少一种。
进一步地，所述碳酸盐包括碳酸镧、碳酸钙、碳酸镁或碳酸锶中的至少一种。
进一步地，所述有机溶剂包括乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷或四氢呋喃中至少一种；优选地，所述可降解高分子与有机溶剂的质量体积比为((0.05～0.5)：1)g/ml。
进一步地，所述表面活性剂包括明胶、甲基纤维素或聚乙烯醇中的至少一种。
进一步地，含表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量浓度为(0.5～1.5)％。
进一步地，搅拌过程中的转速为(200～1000)rpm。
优选地，所述步骤S2中的搅拌时间为(20～60)min；碳酸盐与可降解高分子溶液的质量体积比为((0.01～0.1)：1)g/ml。
进一步地，加入碳酸盐固体颗粒与加入所述酸性物质或能够分解产生酸性化合物的物质的操作时间间隔为(10～240)min。
进一步地，所述步骤S3中加入酸性物质或能够产生酸性化合物的质后溶液的pH值范围为3.5～6。
进一步地，所述步骤S4中，所述微球固化的时间为(6～10)h。
进一步地，所述干燥操作包括室温风干干燥、热干燥或冷冻干燥中的至少一种；优选地，所述干燥操作的时间为(24～48)h。
本发明的有益效果在于：本发明的微球制备方法基于传统的乳化溶剂挥发法，在外水相中加入碳酸盐固体颗粒，从而使碳酸盐颗粒嵌入到微球的表面，而不至于分散到微球内部，从而达到较好的表面改性效果；本发明在加入碳酸盐固体颗粒后，继续在外水相加入酸性物质或能够分解为酸性化合物的物质，与微球表面嵌入的碳酸盐反应而使之分解为气体，分解后的碳酸盐形成微球表面的凹坑，未完全分解的碳酸盐则留于微球表面，增强微球的生物活性；本发明的制备方法工艺简单，反应条件温和，对设备的要求不高，原料均已产业化、来源易得，成本低廉，易于实现产业化。
为了解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：通过上述方法制得的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球。
为了解决上述第三个技术问题，本发明采用的技术方案为：上述具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球在制备组织修复或组织填充材料中的应用。
本发明的有益效果在于：本发明采用一种较为简单的方法在可降解高分子微球的表面制造凹坑，同时保持了材料的可降解性及生物相容性，同时由于碳酸盐的掺入及表面坑洞使其生物应答特性得到提升，本发明方案通过在高分子微球固化成型过程中加入碳酸盐固体颗粒，再在外水相加入酸性物质或能够分解为产生酸性化合物的物质，从而制得具有表面坑洞的碳酸盐/高分子可降解微球，通过本发明方案制得的微球不仅具有良好的生物相容性及可降解性，同时，表面的适合细胞黏附的坑洞及生物活性碳酸盐，使得其在组织缺损的修复和重建领域中具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1～5及对比例1～3制得的微球在体外成骨诱导时碱性磷酸酶活性对比图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明实施例一为：一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，包括以下步骤：称取1.5g聚己内酯溶于10ml三氯甲烷；将聚己内酯溶液加入500ml的1.0％(124型-聚乙烯醇)的水溶液中，搅拌转速为600rpm，室温下搅拌45min后，加入300mg碳酸镁固体颗粒；30min后再加入葡萄糖酸内酯，使该水溶液的pH＝4；8h后，停止搅拌，对微球进行水洗并离心(1000rpm，10min)后室温风干干燥48h后得到具有表面坑洞碳酸镁/聚己内酯微球。
本发明实施例二为：一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，包括以下步骤：称取0.5g聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯溶于10ml二氯甲烷；将聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯溶液加入500ml的0.5％甲基纤维素的水溶液中，搅拌转速为200rpm，室温下搅拌20min后，加入100mg碳酸镧固体颗粒；10min后再加入乙酸，使该水溶液的pH＝6；6h后，停止搅拌，对微球进行水洗并离心(600rpm，10min)后室温风干干燥24h后得到具有表面坑洞碳酸镧/聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯微球。
本发明实施例三为：一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，包括以下步骤：称取将1.0g聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于10ml二氯甲烷；将聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液加入500ml的1.0％的(1799型-聚乙烯醇)水溶液中，搅拌转速为300rpm，室温下搅拌30min后，加入200mg碳酸镧固体颗粒；60min后再加入葡萄糖酸内酯，使该水溶液的pH＝5；8h后，停止搅拌，对微球进行水洗并离心(1500rpm，10min)后冷冻干燥48h后得到具有表面坑洞碳酸盐/聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球。
本发明实施例四为：一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，包括以下步骤：称取2.5g聚丁二酸丁二酯溶于10ml四氢呋喃；将聚丁二酸丁二酯溶液加入500ml的1.5％(1788型-聚乙烯醇)的水溶液中，搅拌转速为500rpm，室温下搅拌35min后，加入500mg碳酸钙固体颗粒；120min后再加入甲酸，使该水溶液的pH＝4.5；6h后，停止搅拌，对微球进行水洗并离心(2000rpm，10min)后于40℃下干燥24h后得到具有表面坑洞碳酸钙/聚丁二酸丁二酯微球。
本发明实施例五为：一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，包括以下步骤：称取将5.0g聚三亚甲基碳酸酯溶于10ml乙酸乙酯；将聚三亚甲基碳酸酯溶液加入500ml的1.5％明胶的水溶液中，搅拌转速为1000rpm，室温下搅拌60min后，加入1000mg碳酸锶固体颗粒；240min后再加入盐酸，使该水溶液的pH＝3.5；10h后，停止搅拌，对微球进行水洗并离心(2000rpm，10min)后冷冻干燥36h后得到具有表面坑洞碳酸锶/聚三亚甲基碳酸酯微球。
本发明对比例一为：一种可降解高分子微球的制备方法，包括以下步骤：称取1.0g聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于10ml二氯甲烷；将聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液加入500ml的1.0％的(1799型-聚乙烯醇)水溶液中，搅拌转速为300rpm；8h后，停止搅拌，对微球进行水洗并离心(1500rpm，10min)后冷冻干燥48h后得到聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球。
本发明对比例二为：一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，包括以下步骤：将1.0g聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于10ml二氯甲烷；将聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液加入500ml的1.0％的1799型聚乙烯醇水溶液中，搅拌转速为300rpm，室温下搅拌30min后，加入200mg碳酸镧固体颗粒；8h后，停止搅拌，对微球进行水洗并离心(1500rpm，10min)后冷冻干燥48h后得到碳酸盐/聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球。
本发明对比例三为：一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，包括以下步骤：将1.0g聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于10ml二氯甲烷；将聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液加入500ml的1.0％的(1799型-聚乙烯醇)水溶液中，搅拌转速为300rpm，室温下搅拌60min后，加入200mg碳酸镧固体颗粒；60min后再加入葡萄糖酸内酯，使该水溶液的pH＝5；8h后，停止搅拌，对微球进行水洗并离心(1500rpm，10min)后冷冻干燥48h后得到具有表面坑洞聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球。
取上述实施例1～5及对比例1～3制得的微球进行性能测试：
1.体外细胞毒性评价
取制得的微球，按GB/T 16886.5的要求进行评价和计分。实验结果如下表：
表1实施例及对比例所制得微球的体外细胞毒性计分
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 计分 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2.体外干细胞成骨诱导分化性能检测
24孔板每个孔的底部铺上250μl的1％无菌的琼脂糖，在其完全凝固前加入微球，使微球固定于孔板。然后将微球浸渍于70％的乙醇溶液2h，随后吸去乙醇，用PBS洗涤5遍，在紫外灯下照射20min。随后，每个孔加入500μl的培养液，将孔板放入培养箱中24h。将孔板中的培养液以及微球表面的培养液吸出，把50μl的细胞(小鼠骨髓间充质干细胞)悬液(2*108细胞数/ml)均匀地滴加在微球上。滴加完毕后，将孔板放入培养箱3h，待大部分细胞黏附于微球上以后，在每个孔中添加额外的750μl培养液。种植细胞的支架材料继续在温度为37℃且5％二氧化碳气氛下的培养箱中培养。培养14天后，干细胞的成骨分化性能通过其分泌的碱性磷酸酶检测，利用磷酸对硝基苯酯(ρ-nitrophenylphosphate，pNPP)法进行测定，具体步骤如下：种植有细胞的微球用PBS溶液洗涤后，浸没于含有0.1M甘氨酸、1mM氯化镁以及0.05％曲拉通X-100的PBS溶液(该溶液可以将微球上的细胞溶解)。待细胞溶解后，将溶解液与对硝基苯磷酸二钠盐均匀混合，将混合液置于37℃下30min。随后，将混合液滴加到96孔板，用酶标仪测定405nm波长下各孔的吸光值。根据吸光度值计算出每个支架上细胞中实际的碱性磷酸酶含量(活性)，如图1所示。
从上述实施例及对比例的体外细胞毒性评价结果(表1)中可以看出，本发明方法所制备的微球均无细胞毒性。由体外干细胞成骨诱导分化性能检测结果可知(图1)，实施例3与对比例1～3均为基于乳酸-羟基乙酸共聚物制备的微球，其中，实施例3制得的是具有表面坑洞碳酸盐/聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球，对比例1为聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球，对比例2为碳酸盐/聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球，对比例3为具有表面坑洞聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球。从图1中可以看出，实施例3制备的表面具有凹坑的微球分泌的碱性磷酸酶更多，表明具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球上的干细胞的成骨分化趋势更为明显，同时，对上述实施例与对比例的数据全部进行对比发现，使用本发明方法制得的微球的表面坑洞结构及碳酸盐活性组分对干细胞的分化有更佳的促进作用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将可降解高分子溶于有机溶剂制备成可降解高分子溶液；
S2、将可降解高分子溶液加入含表面活性剂的水溶液中，搅拌后加入碳酸盐固体颗粒；
S3、继续搅拌后再加入酸性物质或能够分解产生酸性化合物的物质；
S4、待微球固化后，停止搅拌，对微球进行清洗后干燥得到具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球。
2.根据权利要求1所述的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，其特征在于：所述碳酸盐包括碳酸镧、碳酸钙、碳酸镁或碳酸锶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂包括乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷或四氢呋喃中至少一种；优选地，所述可降解高分子与有机溶剂的质量体积比为((0.05～0.5)：1)g/ml。
4.根据权利要求1所述的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂包括明胶、甲基纤维素或聚乙烯醇中的至少一种；优选地，含表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量浓度为(0.5～1.5)％。
5.根据权利要求1所述的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，其特征在于：搅拌过程中的转速为(200～1000)rpm。
6.根据权利要求1所述的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的搅拌时间为(20～60)min；优选地，所述碳酸盐与可降解高分子溶液的质量体积比为((0.01～0.1)：1)g/ml。
7.根据权利要求1所述的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，其特征在于：加入碳酸盐固体颗粒与加入所述酸性物质或能够分解产生酸性化合物的物质的操作时间间隔为(10～240)min。
8.根据权利要求1所述的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中加入酸性物质或能够产生酸性化合物的质后溶液的pH值范围为3.5～6。
9.一种通过如权利要求1～8任一项所述的方法制得的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球。
10.一种如权利要求9所述的具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球在制备组织修复或组织填充材料中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910664393.9A CN110404115B (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910664393.9A CN110404115B (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110404115A true CN110404115A (zh) | 2019-11-05 |
| CN110404115B CN110404115B (zh) | 2022-03-18 |
Family
ID=68362533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910664393.9A Active CN110404115B (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110404115B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113952520A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-21 | 上海玮沐医疗科技有限公司 | 一种含有聚己内酯的聚乙烯醇微球及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1106653A (zh) * | 1993-07-05 | 1995-08-16 | 武田药品工业株式会社 | 制备缓释制剂的方法 |
| CN101401954A (zh) * | 2008-11-07 | 2009-04-08 | 东南大学 | 可降解合成聚合物球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置 |
| CN102772825A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-11-14 | 华南理工大学 | 一种具有多孔壳层的plga/碳酸钙复合微球及其制备方法 |
| CN103768658A (zh) * | 2012-10-18 | 2014-05-07 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种负载羟基磷灰石的聚乳酸多孔微球及制备方法 |
| CN106822039A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-06-13 | 广州帝奇医药技术有限公司 | 水难溶或微溶性药物缓释组合物及其制备方法 |
-
2019
- 2019-07-23 CN CN201910664393.9A patent/CN110404115B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1106653A (zh) * | 1993-07-05 | 1995-08-16 | 武田药品工业株式会社 | 制备缓释制剂的方法 |
| CN101401954A (zh) * | 2008-11-07 | 2009-04-08 | 东南大学 | 可降解合成聚合物球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置 |
| CN102772825A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-11-14 | 华南理工大学 | 一种具有多孔壳层的plga/碳酸钙复合微球及其制备方法 |
| CN103768658A (zh) * | 2012-10-18 | 2014-05-07 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种负载羟基磷灰石的聚乳酸多孔微球及制备方法 |
| CN106822039A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-06-13 | 广州帝奇医药技术有限公司 | 水难溶或微溶性药物缓释组合物及其制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113952520A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-21 | 上海玮沐医疗科技有限公司 | 一种含有聚己内酯的聚乙烯醇微球及其制备方法 |
| CN113952520B (zh) * | 2021-10-18 | 2022-09-02 | 上海玮沐医疗科技有限公司 | 一种含有聚己内酯的聚乙烯醇微球及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110404115B (zh) | 2022-03-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dutta et al. | 3D-printed bioactive and biodegradable hydrogel scaffolds of alginate/gelatin/cellulose nanocrystals for tissue engineering | |
| Stratton et al. | Bioactive polymeric scaffolds for tissue engineering | |
| Savelyeva et al. | Vaterite coatings on electrospun polymeric fibers for biomedical applications | |
| Amjadian et al. | The synergistic effect of nano-hydroxyapatite and dexamethasone in the fibrous delivery system of gelatin and poly (l-lactide) on the osteogenesis of mesenchymal stem cells | |
| Yang et al. | Preparation and characterization of a novel chitosan scaffold | |
| Shishatskaya et al. | Degradation of P (3HB) and P (3HB-co-3HV) in biological media | |
| CN101507843B (zh) | 多用途外科生物补片材料 | |
| Chen et al. | A human‐like collagen/chitosan electrospun nanofibrous scaffold from aqueous solution: electrospun mechanism and biocompatibility | |
| CN102049066B (zh) | 一种磁性复合材料及其在骨组织再生和修复中的应用 | |
| CN107670113A (zh) | 一种细胞三维扩增培养用微载体的制备方法 | |
| CN106730032A (zh) | 一种打印材料、组织工程支架的制备方法及组织工程支架 | |
| Xu et al. | Porous collagen scaffold reinforced with surfaced activated PLLA nanoparticles | |
| CN111529759B (zh) | 一种可持续释放无机活性成分的大孔骨组织工程支架及其制备方法 | |
| Yao et al. | Dual‐Drug‐Loaded Silk Fibroin/PLGA Scaffolds for Potential Bone Regeneration Applications | |
| Blaudez et al. | A comprehensive comparison of cell seeding methods using highly porous melt electrowriting scaffolds | |
| CN111068110A (zh) | 一种3d打印可降解复合支架、其制备方法及载物复合支架 | |
| CN110592947A (zh) | 聚羟基脂肪酸酯/聚多巴胺复合电纺丝膜的制备方法及电纺丝膜 | |
| CN110404115A (zh) | 一种具有表面坑洞的碳酸盐/可降解高分子微球及其制备方法与应用 | |
| WO2018126893A1 (zh) | 一种聚氨酯微载体及其制备方法和用途 | |
| Wang et al. | 3D printed chondrogenic functionalized PGS bioactive scaffold for cartilage regeneration | |
| CN102198290B (zh) | 注射用聚乳酸-羟基乙酸共聚物颗粒支架及制造方法 | |
| Tanir et al. | Electrospinning of chitosan/poly (lactic acid-co-glycolic acid)/hydroxyapatite composite nanofibrous mats for tissue engineering applications | |
| CN110448724A (zh) | 一种具有表面凹坑的可降解高分子微球及其制备方法与应用 | |
| Li et al. | L-polylactic acid porous microspheres enhance the mechanical properties and in vivo stability of degummed silk/silk fibroin/gelatin scaffold | |
| Yang et al. | Influence of hydroxyapatite and BMP‐2 on bioactivity and bone tissue formation ability of electrospun PLLA nanofibers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No. 1307, Guangzhou Avenue middle, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong 510500 Patentee after: Institute of health medicine, Guangdong Academy of Sciences Address before: No. 1307, Guangzhou Avenue middle, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong 510500 Patentee before: GUANGDONG INSTITUTE OF MEDICAL INSTRUMENTS |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231115 Address after: No.10, shiliugang Road, Haizhu District, Guangzhou City, Guangdong Province 510000 Patentee after: Institute of biological and medical engineering, Guangdong Academy of Sciences Address before: No. 1307, Guangzhou Avenue middle, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong 510500 Patentee before: Institute of health medicine, Guangdong Academy of Sciences |