CN113398338B - 一种引导组织再生的双层修复膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种引导组织再生的双层修复膜及其制备方法,所述双层修复膜包括包括仿生的双层结构,一层以PLGA为原料制备得到的小孔阻隔层,另一层为以胶原为原料制备得到的大孔修复层,本发明以超临界流体作为物理发泡剂,以PLGA材料为原材料通过发泡调控实现了可控制备小孔结构膜材料,并作为小孔阻隔层,不仅可以有效阻隔生长较快的软组织侵入骨组织生长区域,同时其良好的力学结构可以与引导组织再生过程进行匹配,更好的促进修复;使用胶原材料作为大孔修复层,可以更好的体现胶原生物相容性好的优势,促进骨细胞的生长和分化,加快修复过程。
Description
技术领域
本发明涉及医用材料技术领域,尤其涉及一种引导组织再生的双层修复膜及其制备方法。
背景技术
义齿种植体周围的缺损是导致口腔种植义齿修复的最重要原因。为了解决该问题,可以使用组织引导再生术这一公认的技术进行种植体修复,该技术的核心原理在于利用膜材料起到屏障的作用,阻挡较快生长的口腔软组织侵入骨缺损区域。与此同时,膜材料也可以引导牙周膜细胞先附着在牙根表面,使其形成牙骨质。该技术可以使口腔修复按照最理想的过程进行,提高义齿种植的成功率。
自20世纪80年代起,引导再生技术已经发展了约40年,最初的引导再生膜为不可降解膜,其中最为传统的是聚四氟乙烯膜和钛网膜,虽然其力学性能良好,但存在着固定性差以及需要二次手术取出等缺点,不仅提高了治病成本,更是加大了患者的痛苦。
随着科研的不断发展和进步,如今可降解膜以及逐步取代不降解膜成为应用的主流。可降解膜可按照制备原材料分为两类,一类是合成高分子材料,以聚乙交酯丙交酯(PLGA)、聚己内酯(PCL)为主,一类是天然高分子材料,以胶原、壳聚糖为主。不同种类的原材料各有优缺点,合成材料具有力学性能强、降解周期可控以及产品稳定性好等优势,但生物相容性较差,可能导致炎症反应的发生。天然材料虽然生物相容性好且有利于组织的修复过程,但力学性能差,无法满足组织引导再生膜的需求。除此之外,以提高力学性能为目的的天然高分子改性过程中,使用的交联剂都存在着一定的细胞毒性,损害了天然材料生物相容性良好的最大优势。
因此,开发一种引导组织再生的双层修复膜的制备方法,能够集合了两类材料各自的优点,扬长避短,根据实际的需求制备出各项性能都良好的引导组织再生膜材料,显然具有积极的现实意义。
发明内容
本发明的发明目的是制备一种兼顾力学性能、降解周期与生物相容性,并且能够有效起到阻隔屏障作用的引导组织再生膜材料,克服现有技术用于制备引导组织再生膜存在的力学性能差、生物相容性弱等问题。
为达到上述发明目的,本发明采用的技术方案是:一种引导组织再生的双层修复膜的制备方法,包括如下步骤:
(1)将PLGA材料真空干燥,所述PLGA材料采用相同和/或不同分子量的PLGA材料、相同和/或不同LA/GA摩尔比的PLGA材料;
(2)将PLGA样品置于高压密封发泡釜中,使用低压超临界流体置换发泡釜及管路中的空气;
(3)将发泡釜置于恒温槽内升温,对PLGA样品和超临界流体进行保温;
(4)对所述高压密封发泡釜进行增压,使PLGA样品在高温高压的超临界流体氛围中发生饱和,并持续至少1h;
(5)对所述发泡釜进行泄至常压,打开高压釜后,得到PLGA构成的小孔阻隔层;
(6)将胶原充分溶解后倒入模具中;
(7)将模具低温静置至胶原形成果冻膜状,得到胶原构成的大孔修复层;
(8)将制备好的PLGA层放置在胶原层上方静置至少6h,使两层粘合;
(9)将双层原料低温冷冻干燥,脱模即可得到引导组织再生的双层修复膜。
优选地,所述步骤(1)中所述PLGA材料的分子量为20KDa~80KD;所述LA/GA摩尔比为50/50~100/0。
优选地,所述步骤(2)中的超临界流体选自CO2、N2、H2O、CH4、CH3Cl、 CH2Cl2、CH3OH、C5H10、CH3CH2OH、CFC-11、HCFC-14LB、HCFC-1141B、 HCFC-22、HFC-245FA、FC-365MFC、HFC-134A、HFC-152A、HFE中的一种或几种。
优选地,所述步骤(3)中,对所述发泡釜进行升温至20~80℃,保温 5~30min。
对于上述发泡釜温度,本发明不做具体限定,典型但非限制性的可以是、20℃、30℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等;优选地为40℃~70℃,更优选地为50℃。
对于上述保温时间,本发明不做具体限定,典型但非限制性的可以是 5min、6min、7min、8min、9min、10min、15min、20min、25min、30min、等;优选地为8~15min,更优选地为10min。
优选地,所述步骤(4)中,对所述高压容器进行增压至10-40MPa,并在该条件下饱和样品1.5~3h。
对于上述饱和压力,本发明不做具体限定,典型但非限制性的可以是10MPa、12MPa、15MPa、18MPa、20MPa、22MPa、24MPa、25MPa、30MPa、 34MPa、40MPa等;优选地为10MPa~25MPa;更优选地为15MPa。
优选地,所述步骤(5)中,发泡釜中的压力在0.3~600s内泄至常压,更优选地为0.3~60s内泄至常压。
泄压可以采用现有的泄压设备,可以根据设定的压力-时间曲线进行泄压;这种现有的泄压设备主要包括压力传感器,压力-数字信号转换装置,数字信号记录装置。
优选地,所述步骤(6)中,胶原包括罗非鱼胶原,使用去离子水将罗非鱼胶原在室温下充分溶解后倒入模具中,所述室温为25℃±5℃。
优选地,所述模具为特定形状,所述模具的形状为方形、三角形、圆形、多边形或不规则形状中的一种。
优选地,所述步骤(7)中,模具低温静置的具体方法为:将模具放置在放油干燥剂的密封盒中,将密封盒放入冰箱内静置。
优选地,所述干燥剂为物理干燥剂,包括硅胶干燥剂、活性氧化铝干燥剂和分子筛干燥剂中的一种或多种组合。
优选地,所述步骤(9)中所述双层原料低温冷冻的具体方法包括:将双层原料放入-20℃的冰箱预冻2h~5h后,在-40℃下冷冻干燥20h~48h。
更优选地,所述双层原料的预冻时间为2.5h~4h,最优选地,所述双层原料的预冻时间为3h。
更优选地,所述双层原料冷冻干燥的时间为20h~30h,最优选地,所述双层原料冷冻干燥的时间为24h。
本发明的主要工作原理为:本发明以超临界流体作为物理发泡剂,以相同或不同分子量、摩尔比的PLGA材料为发泡基材,制备孔结构多层次分布的膜材料;由于组成存在差异的高分子材料其热性质、聚集状态及与发泡气体的相互作用存在差异,其发泡行为也存在较大的差异,故而在同一发泡条件将会得到不同的小孔结构,但是制备得到的均是致密的光滑层;本发明通过以胶原为原料制备得到的是疏松的打孔层,胶原通过等离子水溶解、在模具中冷冻形成所需的形状,根据其本身所具有的良好的生物相容性及促修复能力可以使成骨细胞加速生长分化;通过分步冷冻技术将胶原层与PLGA层进行融合,可得到相容性较好、同时具有两者特性的双层膜。
本申请还要求保护一种引导组织再生的双层修复膜,采用如上文所述的制备方法制得,包括仿生的双层结构,一层以PLGA为原料制备得到的小孔阻隔层,另一层为以胶原为原料制备得到的大孔修复层。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
1.本发明以超临界流体作为物理发泡剂,以PLGA材料为原材料通过发泡调控实现了可控制备小孔结构膜材料,并作为小孔阻隔层,不仅可以有效阻隔生长较快的软组织侵入骨组织生长区域,同时其良好的力学结构可以与引导组织再生过程进行匹配,更好的促进修复;使用胶原材料作为大孔修复层,可以更好的体现胶原生物相容性好的优势,促进骨细胞的生长和分化,加快修复过程;
2.本发明以超临界流体作为物理发泡剂,使用高压釜进行发泡,发泡过程完全绿色,不存在有害物质残留,避免了使用有机溶液,因而更加环保可靠;
3.本发明的制备方法简单易行,且非常环保,适合规模化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述:
实施例1
一种引导组织再生的双层修复膜的制备方法,包括如下步骤:
(1)选取LA/GA=75/25,分子量为79kDa的PLGA原料,将PLGA 材料在50℃下真空干燥24h,脱出样品内部的水分子;
(2)通过热压将PLGA制备成直径40mm,厚度0.1mm的薄片后置于密封发泡釜内;
(3)将PLGA样品置于高压密封发泡釜中,使用0.3MPa的CO2替换发泡釜内及管路中的空气;
(4)将发泡釜置于50℃恒温槽内,保温10min;
(5)对所述高压密封发泡釜进行增压至15MPa,并持续2h;
(6)对所述发泡釜在0.3s内进行泄至常压,打开高压釜后,得到孔径为10μmPLGA构成的小孔阻隔层;
(7)将罗非鱼胶原放入去离子水中,加入磁力搅拌子进行低速搅拌以减少气泡的产生,溶解过程中需少量多次再加入去离子水,确保胶原完全溶解;得到的胶原溶液倒入圆形模具中;
(8)模具放入有大量干燥硅胶的密封盒内,放入4℃冰箱内静置60h,得到果冻状胶原膜;
(9)将制备好的PLGA层放置在胶原层上方静置12h,使两层粘合;
(10)将具有双层材料的模具放入-20℃的冰箱内预冻3h后,在-40℃条件下真空冷冻干燥24h,脱模后得到孔径为100μm的胶原大孔促进层。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种引导组织再生的双层修复膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将不同分子量和/或不同LA/GA摩尔比的PLGA材料真空干燥;
(2)通过热压将PLGA制备成直径40mm,厚度0.1mm的薄片;将PLGA样品置于高压密封发泡釜中,使用低压超临界流体置换发泡釜及管路中的空气;
(3)将发泡釜置于恒温槽内升温,对PLGA样品和超临界流体进行保温;
(4)对所述高压密封发泡釜进行增压,使PLGA样品在高温高压的超临界流体氛围中发生饱和,并持续至少1h;
(5)对所述发泡釜进行泄至常压,打开高压釜后,得到PLGA构成的小孔阻隔层;
(6)将胶原充分溶解后倒入模具中;
(7)将模具低温静置至胶原形成果冻膜状,得到果冻状胶原层;
(8)将制备好的PLGA层放置在胶原层上方静置至少6h,使两层粘合;
(9)将双层原料低温冷冻干燥,脱模即可得到引导组织再生的双层修复膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中所述PLGA材料的分子量为20kDa~80kDa;所述LA/GA摩尔比为50/50~100/0。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中的超临界流体选自CO2、N2、CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CH3OH、C5H10、CH3CH2OH、CFC-11、HCFC-14LB、HCFC-22、HFC-245FA、HFC-134A、HFC-152A、HFE中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,对所述发泡釜进行升温至20~80℃,保温5~30min。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中,对所述高压容器进行增压至10-40MPa,并在该条件下饱和样品1.5~3h。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(6)中,胶原包括罗非鱼胶原,使用去离子水将罗非鱼胶原在室温下充分溶解后倒入模具中。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(7)中,模具低温静置的具体方法为:将模具放置在放有干燥剂的密封盒中,将密封盒放入冰箱内静置。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述干燥剂为物理干燥剂,包括硅胶干燥剂、活性氧化铝干燥剂和分子筛干燥剂中的一种或多种组合。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(9)中所述双层原料低温冷冻的具体方法包括:将双层原料放入-20℃的冰箱预冻2h~5h后,在-40℃下冷冻干燥20h~48h。
10.一种引导组织再生的双层修复膜,其特征在于:采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得,包括仿生的双层结构,一层以PLGA为原料制备得到的小孔阻隔层,另一层为以胶原为原料制备得到的大孔修复层。
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