CN116019976A - 一种组织工程取向支架及其制备方法与应用 - Google Patents
一种组织工程取向支架及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116019976A CN116019976A CN202310088742.3A CN202310088742A CN116019976A CN 116019976 A CN116019976 A CN 116019976A CN 202310088742 A CN202310088742 A CN 202310088742A CN 116019976 A CN116019976 A CN 116019976A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tissue engineering
- chitin
- silk fibroin
- tissue
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 claims abstract description 39
- 108010022355 Fibroins Proteins 0.000 claims abstract description 24
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 claims abstract description 19
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 claims abstract description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 claims description 40
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 10
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000007713 directional crystallization Methods 0.000 claims description 3
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 241000255789 Bombyx mori Species 0.000 description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 210000000578 peripheral nerve Anatomy 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 210000003050 axon Anatomy 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000002306 biochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000011748 cell maturation Effects 0.000 description 1
- 230000032341 cell morphogenesis Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000013228 contact guidance Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000000663 muscle cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 210000004116 schwann cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 210000002027 skeletal muscle Anatomy 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 210000003556 vascular endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明属于生物医学工程领域，公开了一种组织工程取向支架及其制备方法与应用。该组织工程取向支架由甲壳素晶须、丝素蛋白和羧甲基壳聚糖为主要原料制得，所制得的组织工程取向支架具有取向良好的孔结构，且尺寸稳定性和生物相容性较好，可用于组织修复，有着广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种组织工程取向支架及其制备方法与应用。
背景技术
人体组织中具有多种具有取向结构的组织，比如人体中血管内皮细胞可随血流方向平行排列；骨骼肌中的肌细胞高度平行排列用来为组织运动时提供力学支撑；当周围神经损伤时，施旺细胞将在神经内膜中纵向延伸形成Büngner带，帮助引导轴突再生。即生物材料的表面微纳结构通过“接触引导”可以调控细胞黏附、生长、形态发生与功能分化。
相较于生物化学方法，采用组织工程所构建的取向支架进行细胞行为调控的方式更为稳定。具有取向结构的组织工程支架可引导细胞取向，进一步诱导细胞的功能化，从而实现组织的有效修复。然而，目前制备具有取向结构、具有一定尺寸稳定且生物相容性良好的组织工程支架仍面临着巨大的挑战。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种组织工程取向支架及其制备方法与应用。该组织工程取向支架具有取向良好的孔结构，且尺寸稳定性和生物相容性较好，可用于组织修复，有着广阔的应用前景。
本发明提供了一种组织工程取向支架，由甲壳素晶须、丝素蛋白和羧甲基壳聚糖为主要原料制得。
在上述制备原料中，丝素蛋白可以提供良好的力学性能以及生物相容性；用甲壳素来源制备的一维纳米粒子甲壳素晶须也常用来改善支架的力学性能；而羧甲基壳聚糖具有良好的生物相容性，赋予组织工程支架良好的生物降解性能。本发明将上述三种原料作为主要原料，所制得的组织工程取向支架不仅具有良好的生物相容性和可降解性，且具有良好的尺寸稳定性和孔径为200-500μm的取向孔结构，有利于营养物质的交换。
优选地，所述甲壳素晶须、丝素蛋白和羧甲基壳聚糖的质量比为0.5：(1-5)：(1-5)。
更优选地，所述甲壳素晶须、丝素蛋白和羧甲基壳聚糖的质量比为0.5：3：3。
本发明还提供了上述组织工程取向支架的制备方法，包括以下步骤：
将丝素蛋白、甲壳素晶须和羧甲基壳聚糖加入至水中，配置得到混合溶液；依次经定向结晶、一次冷冻干燥、Ca2+交联、戊二醛交联、二次冷冻干燥，制得所述组织工程取向支架。
本发明通过温度梯度引导冰晶定向生长以及冷冻干燥的方式实现取向支架的制备，方法简单，对设备的要求较为简单；此外，Ca2+和戊二醛的混合交联还能有效改善取向支架的耐水性，提高了性能。
优选地，所述甲壳素晶须的制备方法为：将甲壳素和盐酸混合，经油浴加热反应后，酸解后离心，再用水进行洗涤，最后经透析和冷冻干燥，获得甲壳素晶须。
更优选地，所述油浴加热的温度为100-120℃。
更优选地，所述盐酸的浓度为3-5mol/L。
更优选地，所述透析时的截留分子量为3500Da。
优选地，所述丝素蛋白的制备方法为：将蚕茧剪碎成小块，经脱胶处理后，将蚕丝置于含CaCl2的乙醇水溶液中，再经透析，烘干浓缩，制得丝素蛋白。
更优选地，所述脱胶处理的方法为：将蚕茧加入至碳酸钠溶液中，加热进行脱胶。
更优选地，所述透析时的截留分子量为3500Da。
优选地，所述混合溶液中丝素蛋白、甲壳素晶须和羧甲基壳聚糖的总质量浓度为2％-8％。
优选地，所述Ca2+的质量浓度为0.5％-3％，所述交联的时间为2-20min。
优选地，所述戊二醛的质量浓度为0.25％-3％，所述交联的时间为8-32h。
本发明还提供了上述组织工程取向支架在制备组织修复材料中的应用。
优选地，所述组织包括骨组织或肌组织。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明将丝素蛋白、甲壳素晶须和羧甲基壳聚糖作为制备组织工程取向支架的主要原料，赋予其良好的力学性能、生物相容性和生物降解性。此外，该组织工程取向支架还具有良好的尺寸稳定性和孔径为200-500μm的取向孔结构，有利于营养物质的交换。
附图说明
图1为甲壳素晶须扫描电镜图。
图2为实施例1中组织工程取向支架的横截面扫描电镜图。
图3为实施例1中组织工程取向支架的纵切面扫描电镜图。
图4为不同组织工程取向支架的产品图；其中，a为实施例1中组织工程取向支架，b为对比例1中组织工程取向支架，c为对比例2中组织工程取向支架。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例仅为本发明的优选实施例，对本发明要求的保护范围不构成限制作用，任何未违背本发明的精神实质和原理下所做出的修改、替代、组合，均包含在本发明的保护范围内。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
本实施例提供了一种组织工程取向支架，由甲壳素晶须、丝素蛋白和羧甲基壳聚糖为主要原料制得，具体制备方法包括以下步骤：
1.甲壳素晶须的制备：将1g甲壳素加入至30mL的3mol/L HCl溶液中，104℃下反应3小时后，待稍冷，倒去上清HCl溶液，加少许超纯水转移沉淀至50mL的离心管中，离心10分钟(4000rpm)后，加去离子水洗涤悬浮物去除多余的HCl溶液，重复操作三次。将离心好的甲壳素加少许去离子水将沉淀混匀，倒入透析袋中，透析三天，每天更换三次水。透析后，放置于-80摄氏度冰箱冷冻(最好过夜)，再放入冷冻干燥仪中干燥，即得到甲壳素晶须粉末。图1为所制得的甲壳素晶须的扫描电镜图，从图中可看出甲壳素晶须为长径比较高的一维纳米粒子。
2.丝素蛋白的制备：称取7.5g蚕茧，将其剪成指甲盖四分之一大小，放入配好的1.1g/L400mL的碳酸钠溶液的烧杯中浸湿，再放入已达到100℃的水浴锅中加热，加热1小时；将烧杯里的液体倒掉，配置新的0.4g/L的400mL碳酸钠溶液继续放入沸水中加热30分钟；将烧杯里的液体倒掉用清水清洗2-3次后，将水分大致沥干，放在-80摄氏度冰箱冷冻后(最好过夜)，再放到冷冻干燥仪里干燥12小时。
称取1.5g脱胶蚕茧放入已配好的三元体系(CaCl2：乙醇：H2O的摩尔配比为1：2：8)中浸湿，用保鲜膜将烧杯口密封后，放入已达到70℃的水浴锅中加热、搅拌，使其溶解；将烧杯拿出待液体稍冷后，倒入透析袋中，放在超纯水中浸泡三天，需每天更换一次水；再将其倒入烧杯中，放到鼓风干燥箱中浓缩12小时。
3.支架制备：丝素蛋白/羧甲基壳聚糖/甲壳素晶须的混合溶液：配置丝素蛋白、羧甲基壳聚糖以及甲壳素晶须的混合溶液，丝素蛋白、羧甲基壳聚糖以及甲壳素晶须的质量分数分别为3％，3％以及0.5％；
用移液枪将混匀后的混合溶液吸取打入到模具中；再将其放入装有液氮的保温瓶中约1小时后，移至-80摄氏度冰箱(最好过夜)进行定向结晶，使其冰晶沿着液氮与空气之间的温度梯度定向生长；待结冰后放至冷冻干燥仪中冻干。
将冻干后的支架先用2mL去离子水，0.04g CaCl2和4mL 95％乙醇所组成的溶液对支架预交联5分钟；支架预交联后用2.5％戊二醛化学交联24小时，提高支架的稳定性；将交联后的支架拿出放在冷冻干燥仪中冻干12小时，即得到组织工程取向支架。
图2-3分别为所制得的组织工程取向支架的横截面扫描电镜图和纵切面扫描电镜图，从图中可以看出具有取向良好的孔结构，其孔径为200-500μm，有利于营养物质交换，可应用于受损组织的修复。
对比例1
本对比例提供一种组织工程取向支架，其制备方法与实施例1基本相同，区别之处仅在于：由羧甲基壳聚糖和甲壳素晶须为主要原料制得，羧甲基壳聚糖/甲壳素晶须的混合溶液中羧甲基壳聚糖和甲壳素晶须的质量分数分别为6％，0.5％。
对比例2
本对比例提供一种组织工程取向支架，其制备方法与实施例1基本相同，区别之处仅在于：由丝素蛋白和甲壳素晶须为主要原料制得，丝素蛋白/甲壳素晶须的混合溶液中和甲壳素晶须的质量分数分别为6％，0.5％。
尺寸稳定性测试
如图4所示，相较于对比例1-2，实施例1经交联冻干后所制得的组织工程取向支架变形程度更小，表现出更好的尺寸稳定性。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种组织工程取向支架，其特征在于，由甲壳素晶须、丝素蛋白和羧甲基壳聚糖为主要原料制得。
2.根据权利要求1所述的组织工程取向支架，其特征在于，所述甲壳素晶须、丝素蛋白和羧甲基壳聚糖的质量比为0.5：(1-5)：(1-5)。
3.权利要求1或2所述的组织工程取向支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将丝素蛋白、甲壳素晶须和羧甲基壳聚糖加入至水中，配置得到混合溶液；依次经定向结晶、一次冷冻干燥、Ca2+交联、戊二醛交联、二次冷冻干燥，制得所述组织工程取向支架。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述甲壳素晶须的制备方法为：将甲壳素和盐酸混合，经油浴加热反应后，酸解后离心，再用水进行洗涤，最后经透析和冷冻干燥，获得甲壳素晶须。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述丝素蛋白的制备方法为：将蚕茧剪碎成小块，经脱胶处理后，将蚕丝置于含CaCl2的乙醇水溶液中，再经透析，烘干浓缩，制得丝素蛋白。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中丝素蛋白、甲壳素晶须和羧甲基壳聚糖的总质量浓度为2％-8％。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Ca2+的质量浓度为0.5％-3％，所述交联的时间为2-20min。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述戊二醛的质量浓度为0.25％-3％，所述交联的时间为8-32h。
9.权利要求1或2所述的组织工程取向支架在制备组织修复材料中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述组织包括骨组织或肌组织。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310088742.3A CN116019976A (zh) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | 一种组织工程取向支架及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310088742.3A CN116019976A (zh) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | 一种组织工程取向支架及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116019976A true CN116019976A (zh) | 2023-04-28 |
Family
ID=86070604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310088742.3A Pending CN116019976A (zh) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | 一种组织工程取向支架及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116019976A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107915848A (zh) * | 2016-10-11 | 2018-04-17 | 中国海洋大学 | 一种甲壳素晶须/羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的制备方法 |
| CN109106984A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-01 | 广州润虹医药科技股份有限公司 | 一种羟基磷灰石多孔支架及其制备方法 |
| CN112625148A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-09 | 暨南大学 | 一种甲壳素晶须液晶弹性体材料及其制备方法与应用 |
-
2023
- 2023-02-06 CN CN202310088742.3A patent/CN116019976A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107915848A (zh) * | 2016-10-11 | 2018-04-17 | 中国海洋大学 | 一种甲壳素晶须/羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的制备方法 |
| CN109106984A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-01 | 广州润虹医药科技股份有限公司 | 一种羟基磷灰石多孔支架及其制备方法 |
| CN112625148A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-09 | 暨南大学 | 一种甲壳素晶须液晶弹性体材料及其制备方法与应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4463702B2 (ja) | 伸縮性コラーゲン成形体、その製造方法および用途 | |
| JP4064435B2 (ja) | コラーゲンゲルおよびその製造方法 | |
| Tao et al. | Structure and properties of regenerated Antheraea pernyi silk fibroin in aqueous solution | |
| US5374539A (en) | Process for purifying collagen and generating bioprosthesis | |
| CN107840973B (zh) | 一种丝胶蛋白水凝胶及其制备方法和应用 | |
| WO2010081408A1 (zh) | 一种生物活性组织再生膜及其制备方法 | |
| CN101502670A (zh) | 一种丝素蛋白水凝胶的制备方法 | |
| CN111821514A (zh) | 一种丝素丝胶蛋白复合膜及其制备方法 | |
| CN107789674B (zh) | 具有多孔微球结构的复合生物膜材料的制备方法及其产品和应用 | |
| JP2006257013A (ja) | 魚鱗由来コラーゲンゲルとその作成方法 | |
| CN113041395B (zh) | 双模版介导的硒掺杂羟基磷灰石人工骨膜及其制备方法 | |
| JP7332218B2 (ja) | Ｎｔ３を融合した絹フィブロイン神経移植片の製造方法 | |
| CN111892720B (zh) | 碱性磷酸酶诱导蚕丝蛋白溶液凝胶化和仿生矿化的方法 | |
| Yan et al. | Gelation behavior of Antheraea pernyi silk fibroin | |
| CN102671237B (zh) | 一种高仿真组织工程神经修复材料及其制备方法 | |
| KR20110117382A (ko) | 표면에 콜라겐이 결합된 이상인산칼슘 골대체재의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 골대체재 | |
| CN117624634B (zh) | 一种聚砜羟基磷灰石聚合物及其制备方法与应用 | |
| CN1338950A (zh) | 一种由线型聚氨酯嵌段共聚物组成的医用薄膜及其生产方法 | |
| CN116019976A (zh) | 一种组织工程取向支架及其制备方法与应用 | |
| CN115317670A (zh) | 一种可塑型煅烧骨修复材料及其制备方法 | |
| WO2002102845A1 (en) | Process for producing silk fibroin-origin functional polypeptide and utilization thereof | |
| CN109705406B (zh) | 一种纳米甲壳素增强海藻酸钙水凝胶的制备方法 | |
| CN102671238A (zh) | 一种高仿真组织工程神经修复材料 | |
| US8389010B2 (en) | Stretchable collagen material and manufacturing method and use thereof | |
| CN108498861A (zh) | 一种羟基磷灰石-丝素-二氧化钛生物材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |