CN115105642B

CN115105642B - 一种双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜及其制备方法

Info

Publication number: CN115105642B
Application number: CN202210726891.3A
Authority: CN
Inventors: 张华林
Original assignee: Ningxia Medical University
Current assignee: Ningxia Medical University
Priority date: 2022-06-24
Filing date: 2022-06-24
Publication date: 2023-12-05
Anticipated expiration: 2042-06-24
Also published as: CN115105642A

Abstract

本发明涉及一种双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜及其制备方法，该引导组织再生膜是由外层和内层两层结构组成，其中外层为具有微米沟槽结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜，内层为具有芯壳结构的载奥硝唑以及碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）的聚羟基丁酸酯纤维膜，其中奥硝唑位于纤维膜的壳层，碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）位于纤维膜的芯层，内层通过乳液静电纺丝法技术复合到外层上。本发明采用溶剂浇铸法以及乳液静电纺丝技术，将奥硝唑、碱性成纤维细胞生长因子与聚羟基丁酸酯复合，构建了双层结构的复合GTR膜。其制备方法简单，成膜条件温和，具有良好的细胞相容性、促进伤口创面愈合作用、抑菌性能和主动诱导牙周组织再生的性能，符合生物体内应用的要求，作为一种有抑菌作用以及诱导组织再生作用的生物膜具有良好的应用前景。

Description

一种双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物医学技术领域，特别是涉及一种具有双层结构且载双组份药物的功能性引导组织再生膜及其制备方法。

背景技术

牙周病是指发生在牙周支持组织(牙龈、牙周膜、牙槽骨和牙骨质)的各种疾病，是导致人类牙齿缺失的重要原因。根据第三次全国口腔健康流行病学调查，当前我国成年人中80%～ 97%患有不同程度的牙周疾病，35-44岁居民牙龈出血检出率为77.3%。第四次全国口腔健康流行病学调查报告指出，我国35-44岁居民牙龈出血检出率为87.4%，人均3.77颗牙存在牙龈出血症状，牙石检出率为 96.7%，人均 20.09 颗牙有牙石附着。与十年前相比，牙龈出血检出率明显上升，35-44岁人群的牙周健康需得到充分的重视和关注。牙周病不仅会影响口腔健康，对全身健康也有一定的影响。

牙周病治疗的目标一是阻止疾病进展，二是使丧失的牙周组织再生。其中实现牙周组织的再生是治疗成功的关键。传统的治疗方法如刮治、根面平整及植骨术等都只能恢复部分牙周组织的结构并会残留牙周袋，难以实现牙周组织的完全再生，而牙周引导组织再生术为解决这一难题带来了希望。1982年Nyman等利用微孔滤膜覆盖动物牙周骨缺损区探讨牙周组织再生的能力，发现屏障膜能够阻挡牙龈上皮及其结缔组织与缺损创面直接接触，原有裸露根面出现新生牙骨质沉积并有部分胶原纤维植入，表明屏障膜对残存于缺损环境中的牙周膜细胞的增殖、生长有引导作用，受损牙周组织具备再生潜能，由此提出了牙周引导性组织再生（Guided Tissue Regeneration，GTR）的概念。

牙周引导组织再生术是利用GTR膜的物理屏障作用，将不同类型的组织隔离开，将缺损区外侧的结缔组织阻挡于缺损外，使缺损区内侧的牙周膜细胞优先在牙根面迁移、附着、增殖和分化，从而诱导牙周组织的再生。由于牙周引导性组织再生实现牙周修复的原理是通过在不同组织之间放置隔离膜作为物理屏障，以阻挡牙龈结合上皮和牙龈结缔组织根向迁移，并选择性的为牙周膜细胞群提供迁移空隙，促进新附着的形成实现牙周组织的再生。因此，GTR膜材料的各项性能成为该技术能否成功的关键因素之一。但是，单纯的GTR膜只是起到了机械性阻挡和隔离作用，缺乏抑菌及主动诱导组织再生的能力。

尽管大量的随机对照临床试验和病例报告研究等都已证实GTR技术对于牙周和骨缺损再生修复的疗效是肯定的，但其仍然存在着失败的风险或者不能达到预期的目标。由细菌引起的术后感染以及组织再生量有限，目前被认为是GTR失败的主要原因。

因此，如能将GTR膜材料进行合理的设计、修饰或改性，与抗菌药物及生长因子等结合，改善GTR膜材料的性能，有望解决以上提到的目前GTR术存在的问题。

一般来说，理想的GTR膜应具备以下几个特点：(1)能满足GTR的基本要求，即有效地抑制上皮细胞和结缔组织细胞的移动，促进牙周膜细胞生长；(2)具有良好的生物相容性和细胞亲和性，同时无细胞毒性及免疫原性；(3)在体内可降解，降解产物对组织无副作用，降解速率可调节，并与组织再生速率相协调；(4)加工性能好，易塑形，具有一定的机械强度、柔韧性和外科手术可操作性。

目前，以Bio-Gide为主要代表的胶原膜在国外得到广泛应用，由于价格昂贵，在国内尚难大量使用，而国内生产的引导组织再生膜存在工艺复杂、价格高、不利于细胞生长增殖及组织修复以及成骨效果不稳定等缺陷。此外，国内外绝大多数传统的GTR膜均未搭载药物，没有兼具抑菌作用以及主动诱导组织再生的能力。因此，研制开发一种理想的具有抑菌作用并能主动诱导组织再生的功能性GTR膜材料势在必行。

此外，传统的GTR膜几乎均为单层结构，主要是利用某些生物材料形成隔膜作用，使得受损组织局部免受周围纤维结缔组织等的影响，从而使得组织再生修复。但是，单层结构的GTR膜无法完全满足组织修复的需求。因为，GTR膜放在牙周组织缺损区，内侧面贴着牙周组织缺损区，外侧面贴着牙龈组织。理论上既要求其内侧面能使缺损区内侧的牙周膜前体细胞优先在牙根面迁移、附着、增殖和分化，又要求其外侧面能将缺损区外侧的来自牙龈的结缔组织阻挡于缺损外，防止结缔组织长入缺损区。这样的话，贴着牙周组织缺损区的材料最好为模仿细胞外基质结构的三维多孔结构，以利于牙周膜前体细胞的黏附、增殖和分化，而贴着牙龈组织的材料最好是致密结构，以阻止成纤维细胞长入缺损区，否则会影响牙周组织修复效果进而导致GTR术的失败。而单层结构的GTR膜不可能做到一面是三维多孔结构，一面是致密结构，而双层膜的设计则能达到该需求。

此外，既往GTR膜的设计多关注于GTR膜内侧牙槽骨、牙骨质和牙周膜等牙周组织的再生和修复的效果，往往忽略了GTR膜外侧牙龈组织的修复情况，而牙龈组织长得好与坏、快与慢对于患牙最终的治疗效果有着很大的影响。如果外侧牙龈组织长的不好，不仅会影响牙周组织在牙根表面的附着程度，使牙周再生效果大打折扣，而且还影响患牙的美观效果。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种具有双层结构的，同时兼具抑菌作用及主动诱导组织再生作用的双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜。

本发明的另一目的是提供上述双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜的制备方法。

为实现本发明目的所采取的技术方案为：

一种双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜，其特征在于该引导组织再生膜是由外层和内层两层结构组成，其中外层为具有微米沟槽结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜，内层为具有芯壳结构的载奥硝唑以及碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）的聚羟基丁酸酯纤维膜，所述奥硝唑位于纤维膜的壳层，能早期大量释放，有效发挥抗菌作用，防止术后感染的发生，碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）位于纤维膜的芯层，能缓慢的持续的释放，长期稳定的发挥诱导组织再生的作用。此外，该双层膜内层膜的结构模拟细胞外基质的三维多孔结构，外层膜虽为致密结构，但朝向牙龈组织面设计成微米沟槽拓扑形貌结构，使外层膜在阻挡成纤维细胞进入缺损区的同时，还能促进成纤维细胞的黏附和增殖，加速牙龈组织再生，以达到更好的患牙牙龈、牙周组织修复的效果。

所述内层载奥硝唑以及碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）的聚羟基丁酸酯纤维膜通过乳液静电纺丝法技术复合到外层具有微米沟槽结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜上。

上述双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜的制备方法，其特征在于其工艺步骤为：首先制作具有微米沟槽拓扑形貌的硅板，采用浇铸法制备外层具有微米沟槽拓扑结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜；然后采用乳液静电纺丝法将主要由聚羟基丁酸酯、奥硝唑及碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）构成的乳液静电纺丝液制备成内层具有芯壳结构的奥硝唑/bFGF/聚羟基丁酸酯纤维膜复合到外层具有微米沟槽拓扑结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜的光滑面上。具体工艺步骤为：

1）外层聚羟基丁酸酯浇铸膜制备：

将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，聚羟基丁酸酯质量体积浓度为1～50%，充分搅拌并超声震荡，即为外层浇铸液；

将上述外层浇铸液缓缓滴加到具有微米沟槽结构的硅板上，静置于通风环境下，缓慢挥发溶剂24-96h后揭膜，即得外层聚羟基丁酸酯浇铸膜。所述硅板通过干法刻蚀制作，沟其槽深度为10μm，槽宽为10μm。

2）乳液静电纺丝液的制备：

水相溶液的配置：将碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）冻干粉溶解于含牛血清白蛋白（BSA）的磷酸缓冲盐溶液（PBS）中，形成碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液，其中碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）含量为1～10g/L，牛血清白蛋白含量为0.1%～5%（w/v）；将右旋糖酐(DEX)溶解于磷酸缓冲盐溶液（PBS）中，充分搅拌均匀形成浓度为0.01～0.99g/mL的右旋糖酐溶液；将碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液同右旋糖酐溶液按照体积比1:1～1:15比例混合，得到右旋糖酐/碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白混合溶液，作为水相溶液备用；

油相溶液的配置：将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，充分搅拌并超声震荡（10～120min），然后加入奥硝唑，充分震荡混匀，得到聚羟基丁酸酯/奥硝唑混合溶液，作为油相溶液备用，其中聚羟基丁酸酯浓度为1～50%，奥硝唑浓度为1.0%～50%，以质量体积计；

将上述水相溶液按照体积比1:1～1:100的比例逐滴加入到油相溶液中，在0～4℃下高速搅拌，即可形成乳液电纺液。

3）将外层的具有微米沟槽拓扑形貌的聚羟基丁酸酯浇铸膜作为接收装置（光滑面接收纤维），在其上利用乳液静电纺丝法将乳液电纺液制备内层具有芯壳结构的奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜（奥硝唑在纤维壳层，bFGF在纤维芯层）复合到外层具有沟槽拓扑形貌的聚羟基丁酸酯浇铸膜上。所述静电纺丝技术参数为：电压5～30 kV，接收距离5～20cm，流量0.01～0.10mL/min。

表面修饰技术对于组织工程支架的改性具有重要意义。研究人员通过化学和物理的手段来调控材料的性质,让细胞感受周围环境中的信号并转化为细胞内信号从而影响细胞功能，如细胞黏附、增殖、迁移、分化以及调亡等。其中,改变材料表面的拓扑形貌被认为是一种简单、有效的调控手段。

拓扑形貌表现为材料表面有规律的高低起伏，如柱、凹坑、洞、嵴、沟槽等,可在微米尺度或纳米尺度上进行调节。目前研究较多的微米/纳米拓扑形貌主要有三种:微米/纳米沟槽,微米/纳米柱和微米/纳米凹坑。因为微米尺度的拓扑形貌与细胞器大致处于同一尺度,因此被认为对细胞的功能可产生重要影响。不同尺寸、几何形态以及不同基底材料的微米拓扑形貌能够分别对细胞形态、黏附、增殖、迁移和分化等行为产生不同的影响。如微米拓扑形貌能够促进细胞丝状伪足的形成，从而增加细胞的黏附量；微米沟槽能够诱导细胞沿着沟槽的方向进行取向生长，因此细胞也会沿沟槽方向进行迁移，且研究表明微米沟槽使细胞迁移速度加快。

药物递送系统是利用某些制剂或装置将治疗药物引入体内，并通过控制体内释放的部位、速率和时间来增强其功效和安全性。通过静电纺丝法制备的纳米纤维材料具有高比表面积、高孔隙率以及与细胞外基质结构相似等优势，被广泛应用于组织再生和药物递送系统中。传统的静电纺丝技术将药物和有机高分子聚合物物理共混制备复合纳米纤维作为药物递送系统，然而当运输的药物为活性大分子时，这种混纺的方式不仅会对蛋白的分子结构造成破坏，而且混纺纤维不具备药物控释的能力，在药物释放初期容易产生“突释”现象。

静电纺丝技术的发展，使得制备具有芯壳结构的纳米纤维成为可能。通过乳液静电纺丝法，将有活性的生物大分子包裹于纤维的芯层，不仅能够有效减少电纺过程中对分子结构的破坏，还能够通过壳层物质降解速率的不同有效控制负载药物的释放。

奥硝唑(Ornidazole)是一种第三代新型硝基咪唑类衍生物，具有耐受性好、不良反应小、药效持久等特点，并且对绝大多数厌氧菌均有较强的抑制杀灭作用，可以有效消除口腔内细菌对组织再生创面的感染，维持一个有利的愈合环境。

碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）广泛存在于神经外胚层和中胚层来源的细胞中，是一种多态生长因子，是细胞的主要有丝分裂原和形态发生因子。bFGF 具有促进新生血管形成、促进软骨、骨组织损伤修复以及促进软组织损伤修复的作用。

聚羟基丁酸酯（Polyhydroxybutyrete，PHB）是由微生物合成的一种高分子聚合物，具有优异的生物可降解性、生物相容性、光学活性、抗凝血和压电性等，其在外科手术缝合线、药物释放载体、组织工程支架材料等生物医学领域具有较大的潜在应用价值。

基于上述，本发明利用现有的材料通过合理的设计，采用溶剂浇铸法以及乳液静电纺丝技术,将奥硝唑、碱性成纤维细胞生长因子与聚羟基丁酸酯复合，构建理化性能优良、细胞相容性好、能缓释奥硝唑以及bFGF的具有抑菌作用及主动诱导组织再生的双层结构的复合GTR膜。该双层膜的外层膜设计为具有微米沟槽拓扑形貌的致密结构，内层膜设计为三维多孔结构并搭载和缓释抗生素和生长因子，通过结构的设计和药物的搭载使GTR膜不但能阻止成纤维细胞等向缺损处的长入、加速牙龈愈合，而且还可以起到抑菌以及促进缺损处牙周组织的再生修复，成为功能性GTR膜材料。

该GTR膜用于GTR术时，双层膜外层的聚羟基丁酸酯浇铸膜的微米沟槽结构朝向牙龈结缔组织，不仅可以阻挡来自周围组织的成纤维细胞向缺损区内迁移，微米沟槽结构还可以促进成纤维细胞的增殖，加速牙龈组织的修复、加速伤口愈合；内层的纤维层朝向缺损区，可以使牙周膜细胞优先在牙根面迁移、附着、增殖和分化，而且其搭载的双组份药物奥硝唑和bFGF可以有效释放，位于纤维壳层的奥硝唑可以在短期内大量释放，有效发挥抑菌作用，防止由细菌引起的术后感染的发生，位于芯层的bFGF会缓慢、持续释放，持续性的发挥主动调控细胞功能的作用，加速诱导细胞的生长、增殖和分化，以期获得更多的牙周组织再生，保证组织再生的效果。因此，既能起到促进牙周组织再生又能起到促进牙龈组织修复的双重目的。

本发明的引导组织再生膜其制备方法简单，成膜条件温和，具有良好的细胞相容性、促进牙龈修复以及伤口愈合作用、抑菌性能和主动诱导牙周组织再生的性能，符合生物体内应用的要求，作为一种有抑菌作用以及诱导组织再生作用的生物膜具有良好的应用前景。

综上所述，本发明设计的双层膜，不仅内层膜的结构模拟细胞外基质的三维多孔结构，并搭载双组分药物（抗生素和生长因子），根据药物所在的位置不同，抗生素和生长因子能分时释放，能起到早期抑菌以及长期加速内侧牙槽骨、牙骨质和牙周膜等牙周组织再生和修复的作用，而且外侧膜的结构也进行了创新性的设计，外层膜虽为致密结构，但朝向牙龈组织面设计成微米沟槽拓扑形貌结构，使外层膜在阻挡成纤维细胞进入缺损区的同时，还能促进成纤维细胞的黏附和增殖，加速牙龈组织再生，以达到更好的患牙牙龈、牙周组织修复的效果。

本发明为具有药物缓释功能的具有抑菌及诱导组织再生作用的双层双载药引导组织再生膜的开发以及牙周病的再生治疗提供实验基础和理论依据。且将来组织工程的发展方向必将与材料学、药物学、分子生物学、细胞学、基因学及多种技术结合。通过与本发明综合应用，且未来如果将类似的药物缓释系统能够研制成功，并且能够做成生物支架的形式，对以后载药多功能组织工程支架的构建与应用将会提供更广阔的前景。

以下是针对本发明的双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜的形貌、药物体外释放行为、细胞毒性、体外抑菌性能及修复兔牙周组织缺损的检测试验。

一、具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜的制备及表征

（1）主要试剂

聚羟基丁酸酯（PHB）（中国，中国科学院成都生物研究所），奥硝唑（中国，大连美仑）,bFGF（美国，Peprotech），牛血清白蛋白（albumin from bovine serum，BSA）（美国，Sigma），右旋糖酐（dextran，DEX）（美国，Sigma）。

（2）仪器与设备

静电纺丝机（中国，永康乐业），s-3400N扫描电子显微镜（日本，HITACHI），高效液相色谱仪（日本，HITACHI）。

（3）实验方法

① 具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜的制备

1）外层浇铸液的配置：将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，聚羟基丁酸酯浓度为10%，充分搅拌并超声震荡，作为纺丝液备用；

2）外层具有微米沟槽结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜的制备：通过干法刻蚀制作具有微米沟槽结构的硅板（沟槽深度为10μm、槽宽为10μm）。待硅板经超声震荡清洗干净后，吹干表面水分，将配置好的外层浇铸液缓缓滴加到硅板上，静置于通风橱内48h。从硅板上小心揭下聚羟基丁酸酯浇铸膜，备用。

3）内层纺丝液制备：

水相溶液的配置：将碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）冻干粉溶解于含牛血清白蛋白（BSA）的磷酸缓冲盐溶液（PBS）中，形成碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液，其中碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）含量为1g/L，牛血清白蛋白含量为5%（w/v）；将右旋糖酐(DEX)溶解于磷酸缓冲盐溶液（PBS）中，充分搅拌均匀形成浓度为0.15g/mL 的右旋糖酐溶液；将碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液同右旋糖酐溶液按照体积比1:15比例混合，得到右旋糖酐/碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白混合溶液，作为水相溶液备用。

油相溶液的配置：将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，充分搅拌并超声震荡，然后加入奥硝唑，充分震荡混匀，得到聚羟基丁酸酯/奥硝唑混合溶液，作为油相溶液备用，其中聚羟基丁酸酯浓度为8%，奥硝唑浓度为2.0%（w/v）。

将上述水相溶液按照体积比1:14的比例逐滴加入到油相溶液中，在0～4℃下高速搅拌，形成乳液电纺液。

4）双层双载药复合膜制备：将外层的具有微米沟槽拓扑形貌的聚羟基丁酸酯浇铸膜作为接收装置（光滑面接收纤维），在其上利用乳液静电纺丝法将乳液电纺液制备内层具有芯壳结构的奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜（奥硝唑在纤维壳层，bFGF在纤维芯层）复合到外层具有微米沟槽拓扑形貌的聚羟基丁酸酯浇铸膜上。

具体过程为，将乳液电纺液装入注射器，将一个18号金属针头尖端磨平并与注射器相连，将注射器安放在螺杆驱动器上，同时使注射器的金属针头与高压电源相连。将具有微米沟槽拓扑形貌的聚羟基丁酸酯浇铸膜固定在滚轴上作为接收装置（光滑面接收纤维），开启螺杆驱动器电源，装有纺丝液的注射器便由螺杆驱动器推动并控制流量，纺丝液供给到喷丝头（针头）然后流入形成滴液。开启高压静电发生器电源，喷丝头上即加载了高压静电，电压到达一定值时，纺丝液射流即从喷丝头中喷出，开始静电纺丝。电纺参数为：电压18kV，接收距离14cm，流量0.02mL/min。在静电纺丝过程中，具有芯壳结构的载奥硝唑/bFGF的PHB纤维不断沉积在聚羟基丁酸酯浇铸膜的光滑面上形成内层纤维膜。纺丝结束后，即可制备得到具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜。

② 形貌分析

检测具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜的形貌。用扫描电子显微镜分别观察外层具有微米沟槽结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜的正面和反面形貌，观察内层奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜的表面形貌，观察具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜的截面形貌。利用透射电子显微镜观察内层具有芯壳结构的奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜的纤维内部形貌。

③ 包封率

准确称量10mg复合膜，设置三个平行样，加入1ml 二甲基亚砜，超声震荡直至复合膜完全溶解，甲醇加至10ml，超声震荡（昆山，超声有限公司）2h后离心取上清液，上清液用0.22um过滤器过滤后，使用高效液相色谱仪检测奥硝唑载318nm处的吸收峰，通过标准曲线得到奥硝唑的含量。分别利用公式算出包封率，结果取平均值。

包封率(%)＝纤维膜中实际药物量(mg)/纤维膜中理论药物量(mg)×100%

精确称量10mg复合膜，设置三个平行样，溶解于CHCl₃，震荡摇匀，完全溶解后，以600μL的双蒸水反复萃取五次，并进行适当稀释，以ELISA试剂盒测定溶液中bFGF含量，并代入标准曲线，计算bFGF的包裹量和包裹效率。

④ 药物释放

准确称量10mg复合膜，设置三个平行样，放入5ml PBS液中，密封，在37℃恒温振荡器中震荡。第4h、12h、24h、2d、7d时各取出1ml浸泡液测高效液相，余下液体吸出后，重新加入5ml新鲜的PBS溶液，继续置于37℃恒温振荡器中震荡。通过标准曲线绘出不同时间不同样品释放的药物浓度，取检测结果的平均值，做出奥硝唑释放曲线。

准确称量10mg复合膜，每组设置三个平行样，放入2ml PBS液中，在37℃恒温振荡器中震荡。第4h、24h、7d、14d、21d和28d时将溶液全部吸出，于-80℃冰箱保存，并补充2mL新鲜的PBS继续浸泡。待样本收齐后取出，用ELISA试剂盒测定bFGF的释放量，并绘制bFGF释放曲线。

⑤ 结果

扫描电子显微镜结果（图1）显示，具有微米沟槽拓扑结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜正面拓扑结构清晰，规格标准；背面表面光滑无结构。内层奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜的纤维粗细均匀、表面光滑、无串珠样结构；透射电镜显示，内层奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜的纤维形成明显且稳定的芯壳结构（图2）。双层结构复合膜的横断面扫描电镜显示，外层结构较致密，内层为电纺纤维交织的纤维层（图3）。

双层结构复合膜对奥硝唑和bFGF的包封率分别为44.2%和90.3%。

药物释放结果表明，4h时，双层结构复合膜的奥硝唑药物累计释放率为73.4%；12h时，奥硝唑的释放分别达到78.9%；到24h时已达到83.5%。第7d时，奥硝唑累计释放率达84.8%。

双层结构复合膜在28天内均能够持续稳定的释放bFGF，且在第28天时仍能够检测到bFGF在持续释放。4h时，bFGF累计释放率为8.1%，24h时，bFGF累计释放率为24.3%，7d时，bFGF累计释放率为49.0%，14d时，bFGF累计释放率为71.7%，28d时，bFGF累计释放率为84.6%。

二、具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜的细胞毒性检测

（1）主要试剂

DMEM/F-12培养基、PBS、胎牛血清（美国Hyclone），3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐[3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide，MTT]细胞增殖-细胞毒性检测试剂盒。

（南京，凯基）。

（2）仪器与设备

s-3400N扫描电子显微镜（日本，HITACHI），CO₂ 培养箱(德国，Heraeus)。

（3）实验方法

① 细胞毒性检测

将双层结构复合膜剪成直径为10mm的圆形，灭菌，然后放入24孔培养板中备用。将第4代人牙龈成纤维细胞以1×10⁵个/ml的密度接种于复合膜外层具有微米沟槽拓扑结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜表面，将第4代人牙周膜干细胞（hPDLFs）以1×10⁵个/ml的密度接种于复合膜内层奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜表面，每孔加入2ml培养基。3天时，取出一块复合膜，吸去培养液，固定，脱水，干燥，喷金，扫描电镜观察细胞在膜表面生长的情况。

② 结果

SEM结果（图4）显示，3天时，外层具有微米沟槽拓扑结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜表面人牙龈成纤维细胞伸展的方向和沟槽方向一致，细胞伸展良好，基本看不到与沟槽方向垂直生长的细胞；内层奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜表面人牙周膜干铺展，相互连接成片状，说明外层具有微米沟槽拓扑结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜有利于人牙龈成纤维细胞的粘附和增殖，内层奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜有利于人牙周膜干细胞的粘附和增殖。

三、具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜的抑菌性能检测

（1）主要试剂

血平板（广州，环凯），牙龈卟啉单胞菌（ATCC33277）、厌氧消化链球菌（ATCC27337）、（上海，复祥生物），厌氧产气包、厌氧发生指示条（美国， BD），厌氧培养盒（日本，三菱）。

（2）仪器与设备

细菌培养箱（广州，瑞丰），生物安全柜（美国，Labconco）。

（3）实验方法

① 抑菌性能检测

使用牙周病原菌牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis，Pg，ATCC33277）、厌氧消化链球菌（Peptostreptococcus anaerobius，Pa，ATCC27337）测试复合膜的抑菌性能。在血平板上37℃厌氧培养牙龈卟啉单胞菌，厌氧消化链球菌。将复合膜剪成直径为4mm的圆形，消毒后备用。调整牙龈卟啉单胞菌，厌氧消化链球菌浓度至0.5麦氏单位，在无菌操作台内用无菌棉拭子蘸取配制好的菌液均匀涂抹于平板表面，3-5min后，将消毒好的双层复合膜均匀贴于平板表面，厌氧环境下37℃孵育，21天取出测量抑菌圈直径，并拍照。

② 结果

针对Pg和Pa两种细菌，具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜周围都出现了抑菌圈（图5），且持续21天，说明该复合膜对牙龈卟啉单胞菌及厌氧消化链球菌均有较好的抑菌能力。具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜对Pg和Pa21天的抑菌圈直径分别为3.96cm和4.37cm。

四、具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜修复兔牙周组织缺损实验

（1）主要试剂

戊巴比妥钠（上海抚生生物公司），4%多聚甲醛（北京博奥拓科技有限公司），苏木素、伊红（安徽雷根生物技术有限公司）。

（2）仪器与设备

s-3400N扫描电子显微镜（日本，HITACHI），包埋机、切片机(德国，Leica)。

（3）实验方法

① 兔牙周组织缺损修复实验

新西兰大白兔4只，4%戊巴比妥钠0.9 mL/kg耳缘静脉注射，常规消毒铺巾，局部注射加入肾上腺素的利多卡因防止局部出血较多影响操作。用绷带将上下颌拉开，舌体牵出，防止舌后缀堵塞气道。沿上颌两个中切牙远中面作一纵向切口，用牙龈分离器掀开粘骨膜瓣，刮治器刮除牙根面的刺激物及肉芽组织，3%双氧水和生理盐水交替冲洗后，用小球钻去除远中面牙槽骨、牙周膜、牙骨质，注意用生理盐水降温，制作出“U”形缺损区（图6），缺损区域冠根向长3.5 mm，颊腭向宽2.5mm，并在缺损根方底部作一根方测量点，冠侧测量点以釉牙骨质界为准。生理盐水冲洗创面,分别将康派特医用胶少量涂抹于具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜边缘，立即置于一个中切牙牙根及牙槽骨表面，完全覆盖骨缺损区，膜边缘需超过缺损区边缘约2mm（图6），对照组（另一个中切牙）仅做刮治处理，复位瓣缝合，检查组织对位情况、有无出血点等（n=4）。术后连续三天肌肉注射青霉素50万单位/只。术后8周将兔麻醉过量处死，切开牙龈，去除复合膜。用高速手机将标本沿颊舌向片切成组织块，修剪成适合的大小，保留缺损区周围1mm 左右骨组织，进行组织学检测。

③ 结果

大体观察显示，术后第一天实验兔精神差,伤口处略微肿胀，食欲不佳，但尚可自主进食。术后8周，复合膜组兔牙龈愈合良好，无退缩、无感染发生；而对照组术后1周时有两只兔牙龈有轻度感染，及时对创口进行冲洗以及抗生素治疗后症状缓解，但8周时，对照组有3只兔出现牙龈退缩，牙龈愈合情况较复合膜组明显差。兔牙周组织缺损修复实验组织学结果（图7）显示，术后8周复合膜组可见骨缺损区有大量的片状新生牙槽骨，骨内可见新生血管。邻近牙槽骨表面有许多成骨细胞。沿缺损边缘向内生长的新生细胞性牙骨质和无细胞性牙骨质较多，较厚，成牙骨质细胞近似立方状。有牙槽骨新生的部位见新生牙周膜，部分区域可看见胶原纤维束埋入新生牙槽骨和新生牙骨质内。对照组可见缺损区覆盖大量致密结缔组织结构，少量条索状新生牙槽骨。缺损边缘见较薄较少新生细胞牙骨质和无细胞牙骨质，新生牙周膜纤维较复合膜组少，该组组织再生效果较差。各组新生牙槽骨面积百分比（NBA%）和新生牙周膜面积百分比（NP%）采用t检验分析结果为，NBA%组间差异有统计学意义（P＜0.05），说明复合膜组新生牙槽骨骨量高于对照组。NP%组间差异有统计学意义（P＜0.05），说明复合膜组在促进牙周膜新生上的效果优于对照组。因此，复合膜组牙龈组织和牙周组织修复的效果均优于对照组。

附图说明

图 1具有微米沟槽拓扑结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜的正面（即沟槽面，左）和反面（即光滑面，右）的扫描电镜图。

图 2为内层奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜的扫描电镜图（左）和透射电镜图（右）。

图3为具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜的横断面扫描电镜图。

图 4为外层具有微米沟槽拓扑结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜（左）与人牙龈成纤维细胞共培养3天的扫描电镜图和内层奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜（右）与hPDLFs共培养3天的扫描电镜图。

图 5为具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜对Pg（左）和Pa（右）21天的抑菌圈。

图6兔GTR术，制作U型骨缺损（左）及缺损区植入复合膜（右）。

图7为牙周缺损修复8周具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜组（左）和对照组（右）HE染色图。

具体实施方式

本发明通过以下实施例进一步详述，但实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围，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。

实施例1

1）外层浇铸液的配置：将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，聚羟基丁酸酯浓度为5%，充分搅拌并超声震荡，作为纺丝液备用。

2）外层具有微米沟槽结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜的制备：取具有微米沟槽结构的硅板（通过干法刻蚀制作，沟槽深度为10μm、槽宽为10μm）。待硅板经超声震荡清洗干净后，吹干表面水分，将配置好的外层浇铸液缓缓滴加到硅板上，静置于通风橱内48h。从硅板上小心揭下聚羟基丁酸酯浇铸膜，备用。

3）内层纺丝液制备：

水相溶液的配置：将碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）冻干粉溶解于含牛血清白蛋白（BSA）的磷酸缓冲盐溶液（PBS）中，形成碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液，其中碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）含量为0.5g/L，牛血清白蛋白含量为0.5%（w/v）。

将右旋糖酐(DEX)溶解于磷酸缓冲盐溶液（PBS）中，充分搅拌均匀形成浓度为0.12g/mL 的右旋糖酐溶液。

将上述碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液同右旋糖酐溶液按照体积比1:15比例混合，得到右旋糖酐/碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白混合溶液，作为水相溶液备用。

油相溶液的配置：将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，充分搅拌并超声震荡80min，然后加入奥硝唑，充分震荡混匀，得到聚羟基丁酸酯/奥硝唑混合溶液，作为油相溶液备用，其中聚羟基丁酸酯浓度为5%，奥硝唑浓度为1%（w/v）。

将上述水相溶液按照体积比1:11的比例逐滴加入到油相溶液中，在4℃下高速搅拌，形成乳液电纺液。

4）双层双载药复合膜制备：将外层的具有微米沟槽拓扑形貌的聚羟基丁酸酯浇铸膜作为接收装置（光滑面接收纤维），在其上利用乳液静电纺丝法将乳液电纺液制备内层具有芯壳结构的奥硝唑/bFGF/PHB纤维膜（奥硝唑在纤维壳层，bFGF在纤维芯层）复合到外层具有微米沟槽拓扑形貌的聚羟基丁酸酯浇铸膜上。纺丝结束后，即可制备得到具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜。

实施例2

1）外层浇铸液的配置：将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，聚羟基丁酸酯浓度为7%，充分搅拌并超声震荡，作为纺丝液备用。

3）内层纺丝液制备：

水相溶液的配置：将碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）冻干粉溶解于含牛血清白蛋白（BSA）的磷酸缓冲盐溶液（PBS）中，形成碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液，其中碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）含量为2.0g/L，牛血清白蛋白含量为0.5%（w/v）。

将上述碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液同右旋糖酐溶液按照体积比1:13比例混合，得到右旋糖酐/碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白混合溶液，作为水相溶液备用。

油相溶液的配置：将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，充分搅拌并超声震荡120min，然后加入奥硝唑，充分震荡混匀，得到聚羟基丁酸酯/奥硝唑混合溶液，作为油相溶液备用，其中聚羟基丁酸酯浓度为7%，奥硝唑浓度为5%（w/v）。

将上述水相溶液按照体积比1:12的比例逐滴加入到油相溶液中，在4℃下高速搅拌，形成乳液电纺液。

4）双层双载药复合膜制备：采用静电纺丝技术制备具有双层结构的载奥硝唑/bFGF的PHB复合膜，具体过程同实施例1。

实施例3

1）外层浇铸液的配置：将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，聚羟基丁酸酯浓度为10%，充分搅拌并超声震荡，作为纺丝液备用。

3）内层纺丝液制备：

水相溶液的配置：将碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）冻干粉溶解于含牛血清白蛋白（BSA）的磷酸缓冲盐溶液（PBS）中，形成碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液，其中碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）含量为4.0g/L，牛血清白蛋白含量为0.5%（w/v）。

将碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液同右旋糖酐溶液按照体积比1:14比例混合，得到右旋糖酐/碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白混合溶液，作为水相溶液备用。

油相溶液的配置：将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，充分搅拌并超声震荡，然后加入奥硝唑，充分震荡混匀，得到聚羟基丁酸酯/奥硝唑混合溶液，作为油相溶液备用，其中聚羟基丁酸酯浓度为8%，奥硝唑浓度为2%（w/v）。

Claims

1.一种双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜，其特征在于该引导组织再生膜是由外层和内层两层结构组成，其中外层为具有微米沟槽结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜；内层为具有芯壳结构的载奥硝唑以及碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）的聚羟基丁酸酯纤维膜，所述奥硝唑位于内层纤维膜的壳层，碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）位于内层纤维膜的芯层；

2.一种如权利要求1所述的双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜的制备方法，其特征在于其工艺步骤为：首先采用浇铸法制备外层具有微米沟槽拓扑结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜，然后采用乳液静电纺丝法将主要由聚羟基丁酸酯、奥硝唑及碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）构成的乳液静电纺丝液制备成内层具有芯壳结构的奥硝唑/碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）/聚羟基丁酸酯纤维膜复合到外层具有微米沟槽拓扑结构的聚羟基丁酸酯浇铸膜的光滑面上。

3.按照权利要求2所述的双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜的制备方法，其特征在于所述外层聚羟基丁酸酯浇铸膜制备工艺为：将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，充分搅拌并超声震荡，即为外层浇铸液；将上述外层浇铸液缓缓滴加到具有微米沟槽结构的硅板上，静置于通风环境下，缓慢挥发溶剂24-96h后揭膜，即得。

4.按照权利要求2或3所述的双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜的制备方法，其特征在于所述外层浇铸液中聚羟基丁酸酯浓度为1～50% ，以质量体积计。

5.按照权利要求3所述的双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜的制备方法，其特征在于所述硅板通过干法刻蚀制作，其沟槽深度为10μm，槽宽为10μm。

6.按照权利要求2所述的双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜的制备方法，其特征在于所述乳液静电纺丝液的制备方法为：1）水相溶液的配置：将碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）冻干粉溶解于含牛血清白蛋白（BSA）的磷酸缓冲盐溶液（PBS）中，形成碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液，其中碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）含量为1～10g/L，牛血清白蛋白含量为0.1%～5%（w/v）；将右旋糖酐(DEX)溶解于磷酸缓冲盐溶液（PBS）中，充分搅拌均匀形成浓度为0.01～0.99g/mL的右旋糖酐溶液；将碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白溶液同右旋糖酐溶液按照体积比1:1～1:15比例混合，得到右旋糖酐/碱性成纤维细胞生长因子/牛血清白蛋白混合溶液，作为水相溶液备用；2）油相溶液的配置：将聚羟基丁酸酯溶解在三氯甲烷中，充分搅拌并超声震荡，然后加入奥硝唑，充分震荡混匀，得到聚羟基丁酸酯/奥硝唑混合溶液，作为油相溶液备用，其中聚羟基丁酸酯浓度为1～50%，奥硝唑浓度为1.0%～50%，以质量体积计；3）静电纺丝液的制备：将上述水相溶液按照体积比1:1～1:100的比例逐滴加入到油相溶液中，在0～4℃下高速搅拌，即可形成乳液电纺液。

7.按照权利要求6所述的双层载双组份药物的功能性引导组织再生膜的制备方法，其特征在于所述乳液静电纺丝法技术参数为：电压5～30 kV，接收距离5～20cm，流量0.01～0.10mL/min。