CN112300980A - 生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物医用材料技术领域，尤其为生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基及其制备方法，包括基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基，所述皮肤培养基还包括以下组分及其浓度：表皮生长因子1～2ng/ml，转化生长因子‑β0.5～1.5ng/ml，成纤维细胞生长因子1～3ng/ml，胰岛素生长因子0.5～1ng/ml，角质化细胞生长因子1～3ng/ml，血管内皮生长因子1～2ng/ml，胰岛素5～15ug/ml，牛脑垂体提取物10～20ug/ml。本发明能够显著提升表皮组织细胞的增殖率，细胞产率高，有效活化细胞基因表达从而达到了对人体组织生成和生长的促进作用，具有较好的生物相容性和表面活性，有效提高床面再生修复质量，同时具有优异的抗菌抑菌性能，大大降低细胞培养过程中引进的污染机会，安全性高。

Description

生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，具体为一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基及其制备方法。
背景技术
皮肤是人体面积最大的器官，承担着保护身体、排汗、感觉冷热和压力等功能，使体内各组织和器官免受物理性、机械性、化学性和病原微生物的侵袭。遗传疾病、烧烫伤、慢性皮肤创伤(如糖尿病)、白癜风、白化病等很多原因会对皮肤造成损害，影响皮肤美观、使皮肤留下疤痕甚至失去生理功能。当皮肤受到严重损害，如深度的大面积烧烫伤时，皮肤不能再进行自我恢复，会失去对细菌的抵御作用，导致大量细菌通过皮肤侵入人体，极易引发全身感染而导致死亡。
植皮手术是一种针对皮肤问题的美容手术，一般会在自身健康皮肤处取下一部分皮肤，用来覆盖切除疤痕的区域。对于大面积三度烧伤皮肤修复需要进行植皮，取其他部位组织细胞，在细胞培养基内进行培养，继而将生成的具有再生能力的皮肤通过植皮手术进行创面再生修复。但现有的用于培养细胞的细胞培养基普遍存在增殖率低，细胞产量不高的缺陷，对人体组织生成和生长的促进作用较小，且抗菌抑菌性能较差，在细胞培养操作过程中易造成细胞污染，给创面植皮修复带来危害。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基及其制备方法，解决了现有的用于培养细胞的细胞培养基普遍存在增殖率低，细胞产量不高的缺陷，对人体组织生成和生长的促进作用较小，且抗菌抑菌性能较差，在细胞培养操作过程中易造成细胞污染，给创面植皮修复带来危害的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，包括基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基，所述皮肤培养基还包括以下组分及其浓度：表皮生长因子1～2ng/ml，转化生长因子-β0.5～1.5ng/ml，成纤维细胞生长因子1～3ng/ml，胰岛素生长因子0.5～1ng/ml，角质化细胞生长因子1～3ng/ml，血管内皮生长因子1～2ng/ml，胰岛素5～15ug/ml，牛脑垂体提取物10～20ug/ml，氢化可的松25～50ug/ml，转铁蛋白5～8ug/ml，维生素C5～10ug/ml，氨基酸20～150ug/ml；所述基础培养基是由DMEM培养基和F12培养基组成，所述基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基的体积比为3:1。
作为本发明的一种优选技术方案，所述基础培养基中DMEM培养基和F12培养基的体积比为2～3:1。
作为本发明的一种优选技术方案，所述无血清培养基为角质无血清培养基K-SFM。
作为本发明的一种优选技术方案，所述载银多孔块生物活性玻璃培养基是将载银多孔块生物活性玻璃浸泡于a-MEM培养基中制备得到的浸提液。
作为本发明的一种优选技术方案，所述载银多孔块生物活性玻璃的制备方法：采用溶胶凝胶法制备生物活性玻璃，初次烧结成载银生物活性玻璃样品，再将载银生物活性玻璃样品磨粉，得载银多孔块生物活性玻璃粉体原料，最后将载银多孔块生物活性玻璃粉体原料烧结成型，在二次烧结前加入粘结剂、碳酸氢铵、淀粉、抗菌离子Ag～+和有机造孔剂混合均匀，即得载银多孔块生物活性玻璃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述有机造孔剂为聚乙二醇。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氨基酸包括色氨酸、组氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、酪氨酸和乙烯半胱氨酸。
本发明还提供了一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基；
S2：将一定浓度的表皮生长因子、转化生长因子-β、成纤维细胞生长因子、胰岛素生长因子、角质化细胞生长因子、血管内皮生长因子、胰岛素、牛脑垂体提取物、氢化可的松、转铁蛋白、维生素C和氨基酸分别溶解后依次加入经S1制备所得的基础培养基中；
S3：按照3：1的体积比将载银多孔块生物活性玻璃培养基加入经S2制备所得的基础培养基中，混合均匀，即得具备生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，具备以下有益效果：
该生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，能够显著提升表皮组织细胞的增殖率，细胞产率高，有效活化细胞基因表达从而达到了对人体组织生成和生长的促进作用，具有较好的生物相容性和表面活性，有效提高床面再生修复质量，同时具有优异的抗菌抑菌性能，大大降低细胞培养过程中引进的污染机会，安全性高。
附图说明
图1为本发明用于生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基的制备方法步骤示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
实施例1
请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，包括基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基，皮肤培养基还包括以下组分及其浓度：表皮生长因子1ng/ml，转化生长因子-β0.5ng/ml，成纤维细胞生长因子1ng/ml，胰岛素生长因子0.5ng/ml，角质化细胞生长因子1ng/ml，血管内皮生长因子1ng/ml，胰岛素5ug/ml，牛脑垂体提取物10ug/ml，氢化可的松25ug/ml，转铁蛋白5ug/ml，维生素C5ug/ml，氨基酸20ug/ml；基础培养基是由DMEM培养基和F12培养基组成，基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基的体积比为3:1。
具体的，基础培养基中DMEM培养基和F12培养基的体积比为2:1。
具体的，无血清培养基为角质无血清培养基K-SFM。
具体的，载银多孔块生物活性玻璃培养基是将载银多孔块生物活性玻璃浸泡于a-MEM培养基中制备得到的浸提液。
具体的，载银多孔块生物活性玻璃的制备方法：载银多孔块生物活性玻璃的制备方法：采用溶胶凝胶法制备生物活性玻璃，初次烧结成载银生物活性玻璃样品，再将载银生物活性玻璃样品磨粉，得载银多孔块生物活性玻璃粉体原料，最后将载银多孔块生物活性玻璃粉体原料烧结成型，在二次烧结前加入粘结剂、碳酸氢铵、淀粉、抗菌离子Ag～+和有机造孔剂混合均匀，即得载银多孔块生物活性玻璃。
本实施例中，载银多孔块生物活性玻璃制备时是将所需化学试剂(包括去离子水、HCI溶液、纯正硅酸乙酯、磷酸三乙酯和硝酸钙)按一定比例加入烧杯中，搅拌1h形成均匀溶液，静置24h后，溶液转换为凝胶状，在70℃下干燥2～3天，最后在600℃下烧结成型，成白色颗粒状载银溶胶-凝胶生物玻璃样品，再将载银生物活性玻璃样品磨粉，过250目筛，取小于250目的粉末作为载银多孔块生物活性玻璃原料，继而采用5％的羧甲基纤维素作为粘结剂，加入60％碳酸氢铵、淀粉、将抗菌离子Ag～+和有机造孔剂，均匀混合，在20MPa的压力下压制成型(压片成型)，最后在600℃下烧结成型，即得载银多孔块生物活性玻璃。
具体的，有机造孔剂为聚乙二醇。
具体的，氨基酸包括色氨酸、组氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、酪氨酸和乙烯半胱氨酸。
本发明还提供了一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基；
S2：将一定浓度的表皮生长因子、转化生长因子-β、成纤维细胞生长因子、胰岛素生长因子、角质化细胞生长因子、血管内皮生长因子、胰岛素、牛脑垂体提取物、氢化可的松、转铁蛋白、维生素C和氨基酸分别溶解后依次加入经S1制备所得的基础培养基中；
S3：按照3：1的体积比将载银多孔块生物活性玻璃培养基加入经S2制备所得的基础培养基中，混合均匀，即得具备生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基。
实施例2
一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，包括基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基，皮肤培养基还包括以下组分及其浓度：表皮生长因子1.5ng/ml，转化生长因子-β1ng/ml，成纤维细胞生长因子2ng/ml，胰岛素生长因子0.8ng/ml，角质化细胞生长因子2ng/ml，血管内皮生长因子1.5ng/ml，胰岛素10ug/ml，牛脑垂体提取物15ug/ml，氢化可的松35ug/ml，转铁蛋白7ug/ml，维生素C8ug/ml，氨基酸90ug/ml；基础培养基是由DMEM培养基和F12培养基组成，基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基的体积比为3:1。
制备方法与实施例1类似。
实施例3
一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，包括基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基，皮肤培养基还包括以下组分及其浓度：表皮生长因子2ng/ml，转化生长因子-β1.5ng/ml，成纤维细胞生长因子3ng/ml，胰岛素生长因子1ng/ml，角质化细胞生长因子3ng/ml，血管内皮生长因子2ng/ml，胰岛素15ug/ml，牛脑垂体提取物20ug/ml，氢化可的松50ug/ml，转铁蛋白8ug/ml，维生素C10ug/ml，氨基酸150ug/ml；基础培养基是由DMEM培养基和F12培养基组成，基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基的体积比为3:1。
制备方法与实施例1类似。
对比例1
一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，包括基础培养基和生物活性玻璃培养基，皮肤培养基还包括以下组分及其浓度：表皮生长因子1.5ng/ml，转化生长因子-β1ng/ml，成纤维细胞生长因子2ng/ml，胰岛素生长因子0.8ng/ml，角质化细胞生长因子2ng/ml，血管内皮生长因子1.5ng/ml，胰岛素10ug/ml，牛脑垂体提取物15ug/ml，氢化可的松35ug/ml，转铁蛋白7ug/ml，维生素C8ug/ml，氨基酸90ug/ml；基础培养基是由DMEM培养基和F12培养基组成，基础培养基和生物活性玻璃培养基的体积比为3:1。
制备方法与实施例1类似。
与实施例2的区别在于，皮肤培养基组分中载银多孔块生物活性玻璃培养基替换为生物活性玻璃培养基。
对比例2
一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，包括基础培养基，皮肤培养基还包括以下组分及其浓度：表皮生长因子1.5ng/ml，转化生长因子-β1ng/ml，成纤维细胞生长因子2ng/ml，胰岛素生长因子0.8ng/ml，角质化细胞生长因子2ng/ml，血管内皮生长因子1.5ng/ml，胰岛素10ug/ml，牛脑垂体提取物15ug/ml，氢化可的松35ug/ml，转铁蛋白7ug/ml，维生素C8ug/ml，氨基酸90ug/ml；基础培养基是由DMEM培养基和F12培养基组成。
制备方法与实施例1类似。
与实施例2的区别在于，皮肤培养基组分中去除载银多孔块生物活性玻璃培养基。
对经实施例1-3及对比例1和对比例2制备的皮肤培养基进行细胞生长状态试验以及抑菌性试验，具体如下：
细胞生长状态试验：将采集的皮肤表皮细胞置于实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和对比例2制备的皮肤培养基内，于37℃、5％CO2的条件下培养5-8天，并在倒置显微镜下观察细胞的生长情况。
抑菌性试验：取实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和对比例2制备的皮肤培养基试样，将各试样放入同一带菌平板中观察抑菌环大小。
经实施例1-3及对比例1和对比例2制备的皮肤培养基进行细胞生长状态试验以及抑菌性试验的结果如下表所示：
Figure BDA0002739912360000071
Figure BDA0002739912360000081
由上表可知，与现有技术(对比例1和对比例2)相比，使用本发明实施例1-3制备的皮肤培养基能够显著提升表皮组织细胞的增殖率，细胞产率高，有效活化细胞基因表达从而达到了对人体组织生成和生长的促进作用，具有较好的生物相容性和表面活性，有效提高床面再生修复质量，同时具有优异的抗菌抑菌性能，大大降低细胞培养过程中引进的污染机会，安全性高。
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 (8)

1.一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，包括基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基，其特征在于：所述皮肤培养基还包括以下组分及其浓度：表皮生长因子1～2ng/ml，转化生长因子-β0.5～1.5ng/ml，成纤维细胞生长因子1～3ng/ml，胰岛素生长因子0.5～1ng/ml，角质化细胞生长因子1～3ng/ml，血管内皮生长因子1～2ng/ml，胰岛素5～15ug/ml，牛脑垂体提取物10～20ug/ml，氢化可的松25～50ug/ml，转铁蛋白5～8ug/ml，维生素C5～10ug/ml，氨基酸20～150ug/ml；所述基础培养基是由DMEM培养基和F12培养基组成，所述基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基的体积比为3:1。
2.根据权利要求1所述的一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，其特征在于：所述基础培养基中DMEM培养基和F12培养基的体积比为2～3:1。
3.根据权利要求1所述的一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，其特征在于：所述无血清培养基为角质无血清培养基K-SFM。
4.根据权利要求1所述的一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，其特征在于：所述载银多孔块生物活性玻璃培养基是将载银多孔块生物活性玻璃浸泡于a-MEM培养基中制备得到的浸提液。
5.根据权利要求4所述的一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，其特征在于：所述载银多孔块生物活性玻璃的制备方法：采用溶胶凝胶法制备生物活性玻璃，初次烧结成载银生物活性玻璃样品，再将载银生物活性玻璃样品磨粉，得载银多孔块生物活性玻璃粉体原料，最后将载银多孔块生物活性玻璃粉体原料烧结成型，在二次烧结前加入粘结剂、碳酸氢铵、淀粉、抗菌离子Ag～+和有机造孔剂混合均匀，即得载银多孔块生物活性玻璃。
6.根据权利要求5所述的一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，其特征在于：所述有机造孔剂为聚乙二醇。
7.根据权利要求1所述的一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基，其特征在于：所述氨基酸包括色氨酸、组氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、酪氨酸和乙烯半胱氨酸。
8.根据权利要求1所述的一种生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：制备基础培养基和载银多孔块生物活性玻璃培养基；
S2：将一定浓度的表皮生长因子、转化生长因子-β、成纤维细胞生长因子、胰岛素生长因子、角质化细胞生长因子、血管内皮生长因子、胰岛素、牛脑垂体提取物、氢化可的松、转铁蛋白、维生素C和氨基酸分别溶解后依次加入经S1制备所得的基础培养基中；
S3：按照3：1的体积比将载银多孔块生物活性玻璃培养基加入经S2制备所得的基础培养基中，混合均匀，即得具备生物活性玻璃材料的植皮手术用皮肤培养基。
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