負載生長因子的骨修復水凝膠和纖維管複合材料製備方法
2024-01-28 10:29:15 1
專利名稱：負載生長因子的骨修復水凝膠和纖維管複合材料製備方法
技術領域：
本發明涉及一種生物複合材料，尤其涉及一種負載生長因子的骨修復水凝膠和纖維管複合材料的製備方法。
背景技術：
自體和異體骨移植是治療骨折和大範圍骨缺陷的最常規方式，然而，這一技術有許多弊端，其中包括可用的骨移植材料有限、移植故障率高等等。通過組織工程/再生醫學 (TE/RM)，研發了一些有潛力的骨移植替代品，結合生物生化和物理棚架結構，使用三維支架以支持體內裝載，然而，這些棚架結構難以設計和製造高孔隙率產品，他們通常無法為受損細胞提供一個最佳的環境，從而妨礙了受損組織功能的恢復。靜電紡絲納米纖維膜，具有多項功能適合組織再生，他們的纖維直徑與細胞外基質(ECM)的大小相同，規模成分(纖維直徑從納米到亞微米)和大表面積，可提高細胞附著，遷移和功能化，納米纖維網格，已被證明可以支持成骨細胞分化和幹細胞在體外再生， 並已在體內顱骨缺損模型中進行測試。雖然棚架提供了一個引導骨再生的模板，為了促進骨骼快速癒合，通常還需提供生長因子，像rhBMP-2已經被臨床證明可以成功誘導成骨，促進骨癒合的，但需要大劑量， 所以需要改進配送系統，提供緩釋，減低給藥劑量，從而最大程度地減少併發症，降低治療成本；海藻酸鈉水凝膠，褐藻多糖衍生物，是一種被廣泛用作棚架材料和運載工具的蛋白質，但是哺乳動物細胞缺乏海藻酸鈉聚合物的受體，所以我們急需製備一種適合的TE/RM 促進細胞和組織再生的物質，從而開發和生產負載生長因子的用於骨修復的傳遞系統。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供了一種負載生長因子的骨修復水凝膠和纖維管複合材料的製備方法。負載生長因子的骨修復水凝膠和纖維管複合材料製備方法，其步驟如下(1)配製紡絲溶液；將高分子材料溶於水或有機溶劑，配製成質量百分濃度為 10-30%的高分子溶液。(2)製備納米纖維網狀管；紡絲溶液被裝在l_5mL注射器中，並在尾端連接不鏽鋼針頭，注射器與注射泵相連，其流速為0. 5-1毫升/小時，得到的纖維用一個距離針尖 20-23cm的平面銅箔板進行收集，用13-20kv的高壓來電紡3_6h，以獲得的較厚的納米纖維網狀層，得到的纖維網狀層在乾燥箱中蒸發過夜以去除殘留溶劑，用上面製得的納米纖維網製造可植入的管狀材料，從網上裁剪出一個13-19mm的矩形樣品，在一些樣品中，使用直徑為0. 5-lmm的針來打一些間距為1. 5-2. 5mm的孔，矩形網格樣品用鋼芯軸纏為一個直徑5-15毫米和長度10-20毫米的管，重疊的部分用UV膠固定在一起，納米纖維網管用 50-80%的酒精衝洗兩次，然後侵泡在乙醇中，帶溶劑蒸發後可保證無菌，保存直到進行植入。
(3)含生長因子的海藻酸鈉水凝膠的製備；用Y射線照射R6D修飾的海藻酸鈉，使得聚合物分子量降低以適合用於進行體內材料，照射後的海藻酸鈉使用標準的碳二亞胺化學共價連接上了 G4RGDASSP肽序列，其密度為每條聚合物鏈有1_3個序列，得到的 RGD-海藻酸鈉過濾除菌，凍幹並在室溫為_20°C儲存，將RGD-藻酸鹽溶解於MEM得到1_3% W/V的溶液，以製備水凝膠，凍幹的rhBMP-2溶解在含0. 1 %大鼠血清白蛋白的4mM鹽酸中， 其終濃度為100-400mg/mL，海藻酸鈉溶液與rhBMP-2溶液以5 1-8 1的比例混合，含 rhBMP-2的海藻酸鈉溶液與0.2-0. 4%的硫酸鈣漿15 1-25 1的比例進行交聯，海藻酸鈉溶液在注射器中室溫保持30分鐘以變為凝膠，然後轉移到4°C保存。所述高分子材料所對應的溶劑分別為聚己內酯(PCL)溶於丙酮或六氟異丙醇 (HFP)和二甲基甲醯胺(DMF)的混合液；聚醋酸乙烯酯(PVAc)溶於二甲基甲醯胺(DMF)； PEO溶於水；PVA溶於水或丙酮或水和丙酮的混合液；聚乳酸(PLA)溶於二甲基甲醯胺 (DMF)或二甲基甲醯胺(DMF)和丙酮的混合液；聚氨酯(PU)溶於的氯仿和乙醇的混合液。本發明採用Y射線照射降解的海藻酸鈉，與粘附肽共價結合可以促進細胞附著； 通過靜電紡絲製備納米纖維管，纖維直徑與細胞外基質(ECM)的大小相同，比表面積大，可提高細胞附著和遷移，適合成骨細胞分化和幹細胞在體外再生；此兩者組成複合材料，用注射海藻酸鈉水凝膠和蛋白質靜電紡絲納米纖維網狀膜可引導骨再生，促進血管的再生和修復功能，可以應做骨修復的傳遞系統，生產工藝簡單、易於操作，可實現大規模產業化。
具體實施例方式為了加深對本發明的理解，下面結合實施例對本發明作進一步詳述。負載生長因子的骨修復水凝膠和纖維管複合材料製備方法，其步驟如下(1)配製紡絲溶液；將聚己內酯(PCL)溶於六氟異丙醇(HFP)和二甲基甲醯胺 (DMF)的混合液(體積比90 10)，配製成質量百分濃度為12%的高分子溶液。(2)製備納米纖維網狀管；紡絲溶液被裝在3mL注射器中，並在尾端連接不鏽鋼針頭，注射器與注射泵相連，其流速為0. 7毫升/小時。得到的纖維用一個距離針尖22cm的平面銅箔板進行收集，用15kv的高壓來電紡5h，以獲得的較厚的納米纖維網狀層，得到的纖維網狀層在乾燥箱中蒸發過夜以去除殘留溶劑，用上面製得的納米纖維網製造可植入的管狀材料，從網上裁剪出一個15mm的矩形樣品，在一些樣品中，使用直徑為Imm的針來打一些間距為2. 5mm的孔，矩形網格樣品用鋼芯軸纏為一個直徑10毫米和長度15毫米的管，重疊的部分用UV膠固定在一起，納米纖維網管用70%的酒精衝洗兩次，然後侵泡在乙醇中， 帶溶劑蒸發後可保證無菌，保存直到進行植入。(3)含生長因子的海藻酸鈉水凝膠的製備；用Y射線照射RGD修飾的海藻酸鈉， 使得聚合物分子量降低以適合用於進行體內材料，照射後的海藻酸鈉使用標準的碳二亞胺化學共價連接上了 G4RGDASSP肽序列，其密度為每條聚合物鏈有2個序列，得到的RGD-海藻酸鈉過濾除菌，凍幹並在室溫為-20°C儲存，將RGD-藻酸鹽溶解於MEM得到2% W/V的溶液，以製備水凝膠。凍幹的rhBMP-2溶解在含0. 大鼠血清白蛋白的4mM鹽酸中，其終濃度為200mg/mL，海藻酸鈉溶液與rhBMP-2溶液以5 1的比例混合，含rhBMP-2的海藻酸鈉溶液與0.3%的硫酸鈣漿25 1的比例進行交聯，海藻酸鈉溶液在注射器中室溫保持30 分鐘以變為凝膠，然後轉移到4°C保存。
權利要求
1.負載生長因子的骨修復水凝膠和纖維管複合材料製備方法，其特徵在於其步驟如下(1)配製紡絲溶液；將高分子材料溶於水或有機溶劑，配製成質量百分濃度為10-30% 的高分子溶液。(2)製備納米纖維網狀管；紡絲溶液被裝在l_5mL注射器中，並在尾端連接不鏽鋼針頭，注射器與注射泵相連，其流速為0. 5-1毫升/小時，得到的纖維用一個距離針尖20-23cm 的平面銅箔板進行收集，用13_20kv的高壓來電紡3-6h，以獲得的較厚的納米纖維網狀層，得到的纖維網狀層在乾燥箱中蒸發過夜以去除殘留溶劑，用上面製得的納米纖維網製造可植入的管狀材料，從網上裁剪出一個13-19mm的矩形樣品，在一些樣品中，使用直徑為 0. 5-lmm的針來打一些間距為1. 5-2. 5mm的孔，矩形網格樣品用鋼芯軸纏為一個直徑5_15 毫米和長度10-20毫米的管，重疊的部分用UV膠固定在一起，納米纖維網管用50-80%的酒精衝洗兩次，然後侵泡在乙醇中，帶溶劑蒸發後可保證無菌，保存直到進行植入。(3)含生長因子的海藻酸鈉水凝膠的製備；用Y射線照射RGD修飾的海藻酸鈉，使得聚合物分子量降低以適合用於進行體內材料，照射後的海藻酸鈉使用標準的碳二亞胺化學共價連接上了 G4RGDASSP肽序列，其密度為每條聚合物鏈有1_3個序列，得到的RGD-海藻酸鈉過濾除菌，凍幹並在室溫為-20°C儲存，將RGD-藻酸鹽溶解於MEM得到1_3% W/V的溶液，以製備水凝膠，凍幹的rhBMP-2溶解在含0. 大鼠血清白蛋白的4mM鹽酸中，其終濃度為100-400mg/mL，海藻酸鈉溶液與rhBMP-2溶液以5 1-8 1的比例混合，含rhBMP-2 的海藻酸鈉溶液與0.2-0. 4%的硫酸鈣漿15 1-25 1的比例進行交聯，海藻酸鈉溶液在注射器中室溫保持30分鐘以變為凝膠，然後轉移到4°C保存。
2.根據權利要求1所述的負載生長因子的骨修復水凝膠和纖維管複合材料製備方法， 其特徵在於所述高分子材料所對應的溶劑分別為聚己內酯溶於丙酮或六氟異丙醇和二甲基甲醯胺的混合液；聚醋酸乙烯酯溶於二甲基甲醯胺；PEO溶於水；PVA溶於水或丙酮或水和丙酮的混合液；聚乳酸溶於二甲基甲醯胺或二甲基甲醯胺和丙酮的混合液；聚氨酯溶於的氯仿和乙醇的混合液。
全文摘要
本發明公開了負載生長因子的骨修復水凝膠和纖維管複合材料製備方法，先配製紡絲溶液，將紡絲溶液裝在注射器中，用高壓電紡製成納米纖維網狀層，用γ射線照射RGD修飾的海藻酸鈉，經過照射後，RGD-海藻酸鈉過濾除菌，室溫為-20℃儲存，以製備水凝膠；本發明採用γ射線照射降解的海藻酸鈉，與粘附肽共價結合可以促進細胞附著；通過靜電紡絲製備納米纖維管，纖維直徑與細胞外基質(ECM)的大小相同，比表面積大，可提高細胞附著和遷移，適合成骨細胞分化和幹細胞在體外再生；此兩者組成複合材料，用注射海藻酸鈉水凝膠和蛋白質靜電紡絲納米纖維網狀膜可引導骨再生，促進血管的再生和修復功能，可以應做骨修復的傳遞系統，生產工藝簡單、易於操作。
文檔編號D01D5/00GK102397586SQ20111034489
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者許杉杉, 韓志超 申請人:無錫中科光遠生物材料有限公司