CN112076346A - 用于生物组织工程的聚己内酯包被过氧化钙的产氧颗粒 - Google Patents
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Abstract
用于生物组织工程的聚己内酯包被过氧化钙的产氧颗粒,本发明制得的CPO‑PCL颗粒,包被在外层的聚己酸内酯是一种疏水性高分子聚合物,具有良好的生物相容性及降解性,过氧化钙是一种普遍应用于生物化学领域的产氧性化合物,它通过化学反应产生O2,疏水性的PCL可以防止内部被包被的CPO颗粒与水性溶液接触通过测量PCL和CPO‑PCL的接触角θ对这两种材料的润湿性进行了比较,PCL显示较弱的润湿性θPCL=93.1±4.6°,而尽管CPO‑PCL材料的润湿性有增强趋势θCPO‑PCL=87.1±5.3°,被其包被的CPO颗粒逐渐与水性溶液相接触,遂发生反应并产生氧气,由于PCL的降解速度缓慢,微粒内部的CPO颗粒也呈缓慢显露并反应,前期的实验已证实该CPO‑PCL微粒的产氧过程可维持16天。
Description
技术领域
本发明涉及生物组织工程,具体为用于生物组织工程的聚己内酯包被过氧化钙的产氧颗粒。
背景技术
生物组织工程,从机体获取少量的活体组织,用特殊的酶或其他方法将细胞(又称种子细胞)从组织中分离出来在体外进行培养扩增,然后将扩增的细胞与具有良好生物相容性、可降解性和可吸收的生物材料(支架)按一定的比例混合,使细胞黏附在生物材料(支架)上形成细胞-材料复合物;将该复合物植入机体的组织或器官病损部位,随着生物材料在体内逐渐被降解和吸收,植入的细胞在体内不断增殖并分泌细胞外基质,最终形成相应的组织或器官,从而达到修复创伤和重建功能的目的。生物材料支架所形成的三维结构不但为细胞获取营养、生长和代谢提供了一个良好的环境。组织工程学的发展提供了一种组织再生的技术手段,将改变外科传统的“以创伤修复创伤”的治疗模式,迈入无创伤修复的新阶段。所谓的组织工程的三要素或四要素,主要包括种子细胞、生物材料、细胞与生物材料的整合以及植入物与体内微环境的整合。同时,组织工程学的发展也将改变传统的医学模式,进一步发展成为再生医学并最终用于临床。
产氧颗粒在组织工程和药物载体等方面已有广泛应用,而现有的产氧颗粒没有很好的疏水性,氧气释放动力学不稳定,产氧时间维持较短,一般短于7天,难以满足组织再生的需求。
发明内容
针对上述情况,为克服现有技术的缺陷,本发明提供用于生物组织工程的聚己内酯包被过氧化钙的产氧颗粒,有效的解决了现有的产氧颗粒没有很好的疏水性,氧气释放动力学不稳定,产氧时间维持较短,一般短于7天,难以满足组织再生的需求的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:本发明包括如下步骤:1)在100ml塑料烧杯内,在天平上称量聚己内酯10g,缓慢加搅拌分次加入90ml二氯甲烷溶液溶解进入试剂瓶内,再左右摆动三分钟进行摇匀,即可制备10%PCL溶液,通过滴管取制备好的10%PCL溶液10ml置于试剂瓶中密封备用;
2)在500ml塑料烧杯内,在天平上称量明胶粉末2g,缓慢加搅拌分次加入298ml去离子水溶液溶解进入试剂瓶内,再左右摆动五分钟进行摇匀,即可制备1%明胶溶液,通过滴管取制备好的1%明胶溶液150ml置于试剂瓶中密封备用;
3)在100ml塑料烧杯内,在天平上称量过氧化钙3g,缓慢加搅拌分次加入97ml去离子水溶液溶解进入试剂瓶内,再左右摆动三分钟进行摇匀,即可制备3%CaO2悬液,通过滴管取制备好的3%CaO2悬液1ml置于试剂瓶中密封备用;
4)打开3)1ml3%CaO2悬液的试剂瓶,并将其加入到10ml10%PCL溶液的试剂瓶中,将超声波均质器的超声波产生部放入混合液,超声波均质器产生超声波,从而在无煤质地直接对混合液进行超声波乳化处理;
5)向4)得到的混合溶液中加入150ml1%的明胶溶液,再次将超声波均质器的超声波产生部放入混合液,超声波均质器产生超声波,从而在无煤质地直接对混合液进行超声波乳化处理;
6)将5)得到的混合液置于加热磁力搅拌器内,进行加热搅拌6小时,再将得到的混合液进行离心,离心后倒弃上清液;
7)向6)中得到的物料中加入20ml甲醇,震荡30秒后再静置10分钟,如此重复3次,再通过离心机进行离心,离心后倒弃上清液,再加入20ml甲醇,震荡30秒后再静置10分钟,如此重复3次,再次通过离心机进行离心,离心后倒弃上清液,向得到的物料中加入40ml去离子水,震荡15秒后静置5分钟,如此重复2次,再次进行离心机离心,离心后倒弃上清液,得到物料。
优选的:所述步骤4)中超声波频率为15kHz至30kHz,超声波处理时间为15分钟至30分钟。
优选的:所述步骤4)中超声波频率为20kHz至35kHz,超声波处理时间为20分钟至40分钟。
优选的:所述步骤6)中离心参数为3000r/min,10min。
优选的:所述步骤7)中的离心参数为5000rpm,20min。
优选的:所述步骤7)得到的物料再经液氮快速冷却后将微粒冷冻干燥处理4天,再对物料进行常温密闭储存备用。
有益效果:本发明制得的CPO-PCL颗粒,(A:电镜图;B:示意图)包被在外层的聚己酸内酯(分子量:80000)是一种疏水性高分子聚合物,具有良好的生物相容性及降解性,其最终在生物体内可以完全降解成CO2和H2O,PCL在组织工程和药物载体等方面已有广泛应用,过氧化钙(CaO2)(CalciumPeroxide,CPO)是一种普遍应用于生物化学领域的产氧性化合物,它通过化学反应产生O2(图1C所示),疏水性的PCL可以防止内部被包被的CPO颗粒与水性溶液接触通过测量PCL和CPO-PCL的接触角(θ)对这两种材料的润湿性进行了比较,图1D所示:PCL显示较弱的润湿性(θPCL=93.1±4.6°),而尽管CPO-PCL材料的润湿性有增强趋势(θCPO-PCL=87.1±5.3°),但与PCL材料的接触角相比,差异无统计学意义,随着PCL逐渐降解,被其包被的CPO颗粒逐渐与水性溶液相接触,遂发生反应并产生氧气,由于PCL的降解速度缓慢,微粒内部的CPO颗粒也呈缓慢显露并反应,前期的实验已证实该CPO-PCL微粒的产氧过程可维持16天(图1E)。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
实施例一,由图1给出,本发明提供用于生物组织工程的聚己内酯包被过氧化钙的产氧颗粒,包括如下步骤:1)在100ml塑料烧杯内,在天平上称量聚己内酯10g,缓慢加搅拌分次加入90ml二氯甲烷溶液溶解进入试剂瓶内,再左右摆动三分钟进行摇匀,即可制备10%PCL溶液,通过滴管取制备好的10%PCL溶液10ml置于试剂瓶中密封备用;
2)在500ml塑料烧杯内,在天平上称量明胶粉末2g,缓慢加搅拌分次加入298ml去离子水溶液溶解进入试剂瓶内,再左右摆动五分钟进行摇匀,即可制备1%明胶溶液,通过滴管取制备好的1%明胶溶液150ml置于试剂瓶中密封备用;
3)在100ml塑料烧杯内,在天平上称量过氧化钙3g,缓慢加搅拌分次加入97ml去离子水溶液溶解进入试剂瓶内,再左右摆动三分钟进行摇匀,即可制备3%CaO2悬液,通过滴管取制备好的3%CaO2悬液1ml置于试剂瓶中密封备用;
4)打开3)1ml3%CaO2悬液的试剂瓶,并将其加入到10ml10%PCL溶液的试剂瓶中,将超声波均质器的超声波产生部放入混合液,超声波均质器产生超声波,从而在无煤质地直接对混合液进行超声波乳化处理;
5)向4)得到的混合溶液中加入150ml1%的明胶溶液,再次将超声波均质器的超声波产生部放入混合液,超声波均质器产生超声波,从而在无煤质地直接对混合液进行超声波乳化处理;
6)将5)得到的混合液置于加热磁力搅拌器内,进行加热搅拌6小时,再将得到的混合液进行离心,离心后倒弃上清液;
7)向6)中得到的物料中加入20ml甲醇,震荡30秒后再静置10分钟,如此重复3次,再通过离心机进行离心,离心后倒弃上清液,再加入20ml甲醇,震荡30秒后再静置10分钟,如此重复3次,再次通过离心机进行离心,离心后倒弃上清液,向得到的物料中加入40ml去离子水,震荡15秒后静置5分钟,如此重复2次,再次进行离心机离心,离心后倒弃上清液,得到物料。
根据上述技术方案:所述步骤4)中超声波频率为15kHz至30kHz,超声波处理时间为15分钟至30分钟。
根据上述技术方案:所述步骤4)中超声波频率为20kHz至35kHz,超声波处理时间为20分钟至40分钟。
根据上述技术方案:所述步骤6)中离心参数为3000r/min,10min。
根据上述技术方案:所述步骤7)中的离心参数为5000rpm,20min。
根据上述技术方案:所述步骤7)得到的物料再经液氮快速冷却后将微粒冷冻干燥处理4天,再对物料进行常温密闭储存备用。
有益效果:本发明制得的CPO-PCL颗粒,(A:电镜图;B:示意图)包被在外层的聚己酸内酯(分子量:80000)是一种疏水性高分子聚合物,具有良好的生物相容性及降解性,其最终在生物体内可以完全降解成CO2和H2O,PCL在组织工程和药物载体等方面已有广泛应用,过氧化钙(CaO2)(CalciumPeroxide,CPO)是一种普遍应用于生物化学领域的产氧性化合物,它通过化学反应产生O2(图1C所示),疏水性的PCL可以防止内部被包被的CPO颗粒与水性溶液接触通过测量PCL和CPO-PCL的接触角(θ)对这两种材料的润湿性进行了比较,图1D所示:PCL显示较弱的润湿性(θPCL=93.1±4.6°),而尽管CPO-PCL材料的润湿性有增强趋势(θCPO-PCL=87.1±5.3°),但与PCL材料的接触角相比,差异无统计学意义,随着PCL逐渐降解,被其包被的CPO颗粒逐渐与水性溶液相接触,遂发生反应并产生氧气,由于PCL的降解速度缓慢,微粒内部的CPO颗粒也呈缓慢显露并反应,前期的实验已证实该CPO-PCL微粒的产氧过程可维持16天(图1E)。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.用于生物组织工程的聚己内酯包被过氧化钙的产氧颗粒,包括如下步骤:其特征在于:1)在100ml塑料烧杯内,在天平上称量聚己内酯10g,缓慢加搅拌分次加入90ml二氯甲烷溶液溶解进入试剂瓶内,再左右摆动三分钟进行摇匀,即可制备10%PCL溶液,通过滴管取制备好的10%PCL溶液10ml置于试剂瓶中密封备用;
2)在500ml塑料烧杯内,在天平上称量明胶粉末2g,缓慢加搅拌分次加入298ml去离子水溶液溶解进入试剂瓶内,再左右摆动五分钟进行摇匀,即可制备1%明胶溶液,通过滴管取制备好的1%明胶溶液150ml置于试剂瓶中密封备用;
3)在100ml塑料烧杯内,在天平上称量过氧化钙3g,缓慢加搅拌分次加入97ml去离子水溶液溶解进入试剂瓶内,再左右摆动三分钟进行摇匀,即可制备3%CaO2悬液,通过滴管取制备好的3%CaO2悬液1ml置于试剂瓶中密封备用;
4)打开3)1ml3%CaO2悬液的试剂瓶,并将其加入到10ml10%PCL溶液的试剂瓶中,将超声波均质器的超声波产生部放入混合液,超声波均质器产生超声波,从而在无煤质地直接对混合液进行超声波乳化处理;
5)向4)得到的混合溶液中加入150ml1%的明胶溶液,再次将超声波均质器的超声波产生部放入混合液,超声波均质器产生超声波,从而在无煤质地直接对混合液进行超声波乳化处理;
6)将5)得到的混合液置于加热磁力搅拌器内,进行加热搅拌6小时,再将得到的混合液进行离心,离心后倒弃上清液;
7)向6)中得到的物料中加入20ml甲醇,震荡30秒后再静置10分钟,如此重复3次,再通过离心机进行离心,离心后倒弃上清液,再加入20ml甲醇,震荡30秒后再静置10分钟,如此重复3次,再次通过离心机进行离心,离心后倒弃上清液,向得到的物料中加入40ml去离子水,震荡15秒后静置5分钟,如此重复2次,再次进行离心机离心,离心后倒弃上清液,得到物料。
2.根据权利要求1所述的用于生物组织工程的聚己内酯包被过氧化钙的产氧颗粒,其特征在于,所述步骤4)中超声波频率为15kHz至30kHz,超声波处理时间为15分钟至30分钟。
3.根据权利要求1所述的用于生物组织工程的聚己内酯包被过氧化钙的产氧颗粒,其特征在于,所述步骤4)中超声波频率为20kHz至35kHz,超声波处理时间为20分钟至40分钟。
4.根据权利要求1所述的用于生物组织工程的聚己内酯包被过氧化钙的产氧颗粒,其特征在于,所述步骤6)中离心参数为3000r/min,10min。
5.根据权利要求1所述的用于生物组织工程的聚己内酯包被过氧化钙的产氧颗粒,其特征在于,所述步骤7)中的离心参数为5000rpm,20min。
6.根据权利要求1所述的用于生物组织工程的聚己内酯包被过氧化钙的产氧颗粒,其特征在于,所述步骤7)得到的物料再经液氮快速冷却后将微粒冷冻干燥处理4天,再对物料进行常温密闭储存备用。
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