CN111632194A - 一种超顺磁性纳米颗粒骨修复膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超顺磁性纳米颗粒骨修复膜及其制备方法，所述超顺磁性纳米颗粒修饰的骨修复膜，是从牛腱中提取的以酶解法得到的胶原蛋白为基质，组装上超顺磁性纳米颗粒（γ‑Fe2O3）。在骨创伤外科手术后，由于骨愈合过程中由于结缔组织增生速度较骨组织快,增生的结缔组织过早的占据骨缺损区域从而阻碍了骨组织的长入，导致骨不连或愈合缓慢。因此在骨缺损处放置超顺磁性纳米颗粒修饰的骨修复膜，该膜可作为一种机械屏障，控制周围组织长入骨缺损区，为骨细胞的生长提供一个引导空间；其次，骨创伤手术手术术后，在外加特定磁场的作用下超顺磁性纳米颗粒具有的电磁效应和其他间接效应，能促进骨组织损伤的修复，达到加速康复的作用。
Description
技术领域
本发明属于医用材料领域，具体涉及一种超顺磁性纳米颗粒骨修复膜及其制备方法。
背景技术
骨膜是一层致密结缔组织膜，覆盖在骨的表面（关节面除外），新鲜骨膜呈粉红色，含有丰富的血管、神经和成骨细胞。骨膜分内、外两层，纤维层含有成纤维细胞、胶原和弹性纤维，神经和微血管网络，提供骨膜的机械稳定性。形成层则储存大量不同类型的细胞，为骨形成和修复提供细胞来源。天然骨膜在维持正常骨骼血运和代谢方面的作用已得到解剖学、生理学、病理学和临床骨科医学的广泛认可。临床上，对骨膜的保护与重建直接影响骨创伤或骨病的治疗成败。针对缺损性植骨，应用骨修复膜引导再生技术可以有效防止结缔组织过早地占据骨缺损区，促进骨愈合。人工骨膜包绕骨损伤部位能有效防止结缔组织长入植骨材料与宿主骨缺损的交界区，为引导生长速度较慢的骨组织向骨缺损区内迁移创造了良好的条件。
磁场作为一种非入侵性物理因子，能直接作用于生物体，从而产生相应的生物学效应，当机体所处的磁场发生改变时会影响细胞分子活性进而影响机体的活动。生物体的组织中含有大量的自由电子，在自然状态下这些自由电子是静止的。但是，当生物体组织处在电磁环境中时，就会激发生物组织内的自由电子不断的移动，因此在不断变化的电磁场中的生物体可以在很小的刺激下产生非常强烈的应答反应。目前国内已有利用电磁效应治疗骨性疾病的研究，证明了电磁效应发挥治疗效果的可行性。磁性纳米颗粒为纳米颗粒与磁性元素如铁、镍等结合成化学复合物，具有特殊的磁效应、磁导向性、良好的生物相容性、低毒性及长血液循环时间及因其小尺寸呈现出其特有的优点等。一方面，本发明中所用的γ-Fe2O3氧化铁颗粒已通过ISO 国际质量管理体系安全认证，对生物体具有低的细胞毒性；另一方面，超顺磁纳米颗粒的剩磁Mr 和矫顽力Hc 基本趋于为零，导致颗粒与颗粒相互之间仅仅存在很微弱的磁偶极作用，能形成稳定的磁性流体。目前氧化铁纳米颗粒是已经得到广泛应用的生物医用纳米材料，具有良好的生物相容性、体内稳定性以及特殊的电磁学性质，在外加电磁场下会产生多种独特的效应，在磁性药物载体、肿瘤热疗以及脑深部磁刺激中得到越来越多的研究和重视。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种超顺磁性纳米颗粒骨修复膜及其制备方法，在骨外科手术中放置在骨缺损处，作为一种机械屏障，手术术后康复期内，在外加特定磁场的作用下超顺磁性纳米颗粒具有的电磁效应和其他间接效应，能促进骨组织损伤的修复，达到加速康复的作用。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种超顺磁性纳米颗粒骨修复膜，所述修复膜为天然生物灭活脱细胞真皮基质胶原膜，表面具有γ-Fe2O3超顺磁性纳米颗粒的覆盖层。
进一步的，所述骨修复膜为从牛腱中提取的以酶解法得到的胶原蛋白为基质，其表面组装超顺磁性纳米颗粒（γ-Fe2O3）。
一种超顺磁性纳米颗粒骨修复膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取成年牛跟腱去除肌膜与筋膜，用生理盐水冲洗8-12次，浸入75%酒精溶液中15-25min，放入零下60℃的低温冰箱冷冻，切成0.6-1.2mm的薄片，然后于乙酸溶液中浸泡1-3 h。
步骤2：取出薄片用PBS反复冲洗20-30次并浸泡1-2 h，蒸馏水冲洗20-30次后，取出后用胰蛋白酶行进一步消化，置入超声波清洗仪中，超声处理44-52 h，取出后PBS冲洗20-30次，用蒸馏水冲洗30-40次。
步骤3：将脱好细胞的薄片置入甲醛溶液中2-3 h，取出后用PBS冲洗30-35次，蒸馏水下冲洗20-30次。
步骤4：完成上述步骤后，将胶原膜放置于γ-Fe2O3纳米颗粒胶体溶液中15min-20min，溶液温度30-40℃，再置入冷冻干燥机行冻干处理，取出后钴-60(Co)照射消毒。
本发明的有益效果是：
超顺磁性纳米颗粒脱细胞真皮基质的胶原膜，植入骨损伤部位，利用磁性纳米颗粒在外加电磁场下的电磁效应和其他间接效应，例如磁热效应、磁弹效应等，对骨组织进行特异性作用。因为磁性材料可以汇聚电磁场，因此就在骨组织局部增强了电磁场的作用强度，大大增加了磁性纳米颗粒组装结构和组织细胞的界面处的电磁作用能量，这一点可以保证即使外界环境中只有较小强度的电磁场，也可能在纳米材料界面处产生较强的电磁效应。同时纳米颗粒界面被电磁场极化或者磁化产生的电磁场随距离增加快速衰减，因此是一种局域的电磁作用，保证了体内电磁效应只作用于骨损伤组织局部，避免了全身多部位同时受影响。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明所述的一种超顺磁性纳米颗粒骨修复膜，所述骨修复膜为天然灭活的脱细胞真皮基质胶原膜，可以是从牛腱中提取的以酶解法得到的胶原蛋白为基质，其表面组装超顺磁性纳米颗粒（γ-Fe2O3）。
本发明所述的超顺磁性纳米颗粒骨修复膜，其使用方法是：将其组装在骨修复膜上，在外加磁场的作用下，超顺磁性氧化铁磁性纳米颗粒能产生电磁效应和其他间接效应，促进骨组织损伤的修复。
本发明所述的超顺磁性纳米颗粒骨修复膜，其制备方法是
实施例1
步骤1：取成年牛跟腱去除肌膜与筋膜，用生理盐水冲洗10次，浸入75%酒精溶液中20min，放入零下60℃的低温冰箱冷冻，切成1mm的薄片，然后于乙酸溶液中浸泡2h。
步骤2：取出薄片用PBS反复冲洗25次并浸泡1.5 h，蒸馏水冲洗25次后，取出后用胰蛋白酶行进一步消化，置入超声波清洗仪中，超声处理48 h，取出后PBS冲洗25次，用蒸馏水冲洗35次。
步骤3：将脱好细胞的薄片置入甲醛溶液中2.5 h，取出后用PBS冲洗33次，蒸馏水下冲洗25次。
步骤4：完成上述步骤后，将胶原膜放置于γ-Fe2O3纳米颗粒胶体溶液中17min，溶液温度35℃，再置入冷冻干燥机行冻干处理，取出后钴-60(Co)照射消毒。
实施例2
步骤1：取成年牛跟腱去除肌膜与筋膜，用生理盐水冲洗8次，浸入75%酒精溶液中25min，放入零下60℃的低温冰箱冷冻，切成0.6mm的薄片，然后于乙酸溶液中浸泡3 h。
步骤2：取出薄片用PBS反复冲洗20次并浸泡2 h，蒸馏水冲洗20次后，取出后用胰蛋白酶行进一步消化，置入超声波清洗仪中，超声处理52 h，取出后PBS冲洗20次，用蒸馏水冲洗40次。
步骤3：将脱好细胞的薄片置入甲醛溶液中2 h，取出后用PBS冲洗35次，蒸馏水下冲洗20次。
步骤4：完成上述步骤后，将胶原膜放置于γ-Fe2O3纳米颗粒胶体溶液中20min，溶液温度30℃，再置入冷冻干燥机行冻干处理，取出后钴-60(Co)照射消毒。
实施例3
步骤1：取成年牛跟腱去除肌膜与筋膜，用生理盐水冲洗12次，浸入75%酒精溶液中15min，放入零下60℃的低温冰箱冷冻，切成1.2mm的薄片，然后于乙酸溶液中浸泡1h。
步骤2：取出薄片用PBS反复冲洗30次并浸泡1h，蒸馏水冲洗30次后，取出后用胰蛋白酶行进一步消化，置入超声波清洗仪中，超声处理44h，取出后PBS冲洗30次，用蒸馏水冲洗30次。
步骤3：将脱好细胞的薄片置入甲醛溶液中3 h，取出后用PBS冲洗30次，蒸馏水下冲洗30次。
步骤4：完成上述步骤后，将胶原膜放置于γ-Fe2O3纳米颗粒胶体溶液中15min，溶液温度40℃，再置入冷冻干燥机行冻干处理，取出后钴-60(Co)照射消毒。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (4)
1.一种超顺磁性纳米颗粒骨修复膜，其特征在于：所述骨修复膜为天然生物灭活脱细胞真皮基质胶原膜，表面具有γ-Fe2O3超顺磁性纳米颗粒的覆盖层。
2.根据权利要求1所述的一种超顺磁性纳米颗粒骨修复膜，其特征在于：所述骨修复膜为从牛腱中提取的以酶解法得到的胶原蛋白为基质，其表面组装超顺磁性纳米颗粒（γ-Fe2O3）。
3.一种超顺磁性纳米颗粒骨修复膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：取成年牛跟腱去除肌膜与筋膜，用生理盐水冲洗8-12次，浸入75%酒精溶液中15-25min，放入零下60℃的低温冰箱冷冻，切成0.6-1.2mm的薄片，然后于乙酸溶液中浸泡1-3 h；
步骤2：取出薄片用PBS反复冲洗20-30次并浸泡1-2 h，蒸馏水冲洗20-30次后，取出后用胰蛋白酶行进一步消化，置入超声波清洗仪中，超声处理44-52 h，取出后PBS冲洗20-30次，用蒸馏水冲洗30-40次；
步骤3：将脱好细胞的薄片置入甲醛溶液中2-3 h，取出后用PBS冲洗30-35次，蒸馏水下冲洗20-30次；
步骤4：完成上述步骤后，将胶原膜放置于γ-Fe2O3纳米颗粒胶体溶液中15min-20min，溶液温度30-40℃，再置入冷冻干燥机行冻干处理，取出后钴-60(Co)照射消毒。
4.根据权利要求1所述的一种超顺磁性纳米颗粒骨修复膜，其特征在于：所述骨修复膜的使用方法是：将其组装在骨修复膜上，在外加磁场的作用下，超顺磁性氧化铁磁性纳米颗粒能产生电磁效应和其他间接效应，促进骨组织损伤的修复。
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