一種羥基磷灰石空心微載體材料及其製備方法

2023-05-29 08:40:31

專利名稱：一種羥基磷灰石空心微載體材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種羥基磷灰石空心微載體材料，特別涉及羥基磷灰石空心微載體材料及其製備方法，屬於生物材料技術領域。
背景技術：
微載體培養利用微球比表面積大以及培養基利用率高等優點，在微球表面培養細胞可以在較短時間內得到大量的細胞，而且基本上可避免細胞在胰酶消化過程中受到的損傷，因此微載體培養已經成為迄今最常用最有效的動物細胞培養載體。然而目前所使用的微載體材料仍以聚合物居多，這種材料重複性和力學性能可以達到較高水平，但缺乏細胞識別位點，影響細胞在其表面的黏附和生長。同時，傳統的製備方法存在不能定量控制微球粒徑等缺點。因此目前微載體的研究仍與臨床應用有一定的距離。羥基磷灰石(HA)以其良好的生物相容性和生物活性，早在2001年Marling L B和M印han J E就指出其是一種潛在的細胞培養微載體材料。然而，HA的理論密度較高限制了作為微載體材料的應用。 解決這個問題可以從兩個方面考慮，首先是製備空心結構微球材料，其次是製備多孔結構微球材料。目前已有多種方法製備羥基磷灰石多孔或空心微球，但是對於微球粒徑、空心形態、孔徑大小、表觀密度等仍很難控制。因此仍未實現HA空心微球在細胞培養領域中的廣泛應用。文獻Qing-Qing Qiu, Paul Ducheyne, Portonovo S. Ayyaswamy. Fabrication, characterization and evaluation of bioceramic hollow microspheres used as microcarriers for 3-D bone tissue formation in rotating bioreactors[J] Biomaterials, 1999,20 :989-1001.報導的一種具有生物陶瓷空心微球用於3-D骨組織細胞培養微載體，採用將空心陶瓷微球進行表面處理後浸漬在通過化學合成的HA料漿中，沉積得到塗層後進行燒結，得到製品。該種方法所製備的微球塗層為純的HA晶體，結晶度較高，其生物活性不如由低結晶度的納米微晶組成的碳酸磷灰石(類骨磷灰石)好。同時，單一組分的HA燒結性能差，力學性能不足。以SiO2和Al2O3為球殼主要成分的空心玻璃微球，是從粉煤灰中分選出來的一種新型多功能顆粒材料，它具有形狀規則、密度小、抗壓強度高、分散性好等優異性能。通常採用化學氣相沉積、化學鍍、真空鍍膜、溶膠-凝膠等表面改性技術對其進行處理，從而實現在電磁屏蔽、微波吸收等眾多領域的應用。仿生法是適用於在多種材質、各種形狀的基體上製備羥基磷灰石塗層的一種優異的表面改性方法。由於空心玻璃微球的密度較小易漂浮於模擬體液上層，不利於完全浸泡；再者微球聚集在一起因碰撞產生的作用力不易去除。

發明內容
本發明的目的是克服上述不足而提供了一種羥基磷灰石空心微載體材料及其製備方法，該種材料密度小、表層HA緻密均勻，製備方法簡單、易控。本發明採取的技術方案為
一種羥基磷灰石空心微載體材料的製備方法，包括步驟如下(1)選取空心玻璃微球，直徑為100-200 μ m,密度小於lg/cm3 ；(2)用篩子將空心玻璃微球進行篩分，然後用去離子水進行清洗，清洗後置於鼓風乾燥箱裡乾燥；(3)將步驟( 清洗乾燥過的空心玻璃微球浸入l-2mol/L的NaOH溶液中，在不停的攪拌下浸泡1-10小時後取出，取完整的微球置於乾燥箱內乾燥；(4)乾燥後的空心玻璃微球浸入含有生物玻璃(生物玻璃是使用的粉體)的 1.5XSBF溶液的容器中(生物玻璃與空心玻璃微球質量比為0.2-1 1)，並放入水浴恆溫振蕩器中，調節水溫為36.5°C，振蕩頻率為70-100次/min，浸泡2天後，取出用去離子水洗滌室溫乾燥；(5)將經步驟(4)處理過的空心玻璃微球浸入1.5XSBF溶液中浸泡，同時放入水浴恆溫振蕩器中，調節水溫為36. 5°C，振蕩頻率為70-100次/min，每隔24h更換一次 1. 5X SBF溶液，浸泡8-30天後取出，用去離子水、無水乙醇清洗後，即可在空心玻璃微球表面得到均勻的磷灰石塗層。上述步驟0)(5)中所述的1.5XSBF溶液按照Kokubo等選用的離子濃度進行配製，所用試劑均為分析純，配製1000ml，依次溶解12. 0525g NaCl、0. 5325g NaHCO3 > 0. 3375gKCU0. 3465g K2HPO4 · 3Η20、0· 4665g MgCl2 · 6Η20、0· 438g CaCl2 · 2H20 禾口 0. 108gNa2S04,並用 Tris 緩衝液(C4H11NO3)和 lmol/L HCl 溶液調節 SBF 溶液 pH 為 7. 40，定容為IOOOml。1. 5 X SBF溶液離子濃度如下表
權利要求
1.一種羥基磷灰石空心微載體材料的製備方法，其特徵是，包括步驟如下(1)選取空心玻璃微球；(2)用篩子將空心玻璃微球進行篩分，然後用去離子水進行清洗，清洗後置於鼓風乾燥箱裡乾燥；(3)將步驟( 清洗乾燥過的空心玻璃微球浸入l-2mol/L的NaOH溶液中，在不停的攪拌下浸泡1-10小時後取出，取完整的微球置於乾燥箱內乾燥；(4)乾燥後的空心玻璃微球浸入含有生物玻璃的1.5XSBF溶液的容器中，並放入水浴恆溫振蕩器中，調節水溫為36.5°C，振蕩頻率為70-100次/min，浸泡2天後，取出用去離子水洗滌室溫乾燥；(5)將經步驟(4)處理過的空心玻璃微球浸入1.5XSBF溶液中浸泡，同時放入水浴恆溫振蕩器中，調節水溫為36. 5°C，振蕩頻率為70-100次/min，每隔24h更換一次1. 5 X SBF 溶液，浸泡8-30天後取出，用去離子水、無水乙醇清洗後，即可在空心玻璃微球表面得到均勻的磷灰石塗層。
2.根據權利要求1所述的羥基磷灰石空心微載體材料的製備方法，其特徵是，所述的空心玻璃微球密度小於lg/cm3，篩分選取尺寸在100 140目。
3.根據權利要求1所述的羥基磷灰石空心微載體材料的製備方法，其特徵是，步驟(4) 中生物玻璃與空心玻璃微球質量比為0.2-1 1。
4.根據權利要求1所述的羥基磷灰石空心微載體材料的製備方法，其特徵是，步驟⑷、(5)中所述的1.5XSBF溶液中各離子濃度為Na+213. Ommol/L，K+7. 5mmol/L， Ca2+3. 75mmol/L, Mg2+225mmol/L, CV221. 7mmol/L, HCO廣6. 3mmol/L, HPO42]. 5mmol/L, SO42D. 75mmol/L。
5.權利要求1-4任意一項所述的方法製備的羥基磷灰石空心微載體材料。
全文摘要
本發明涉及一種羥基磷灰石空心微載體材料及其製備方法，該種方法是將清洗乾燥過的空心玻璃微球浸入NaOH溶液中，在不停的攪拌下浸泡，取出乾燥後再將空心玻璃微球浸入含有生物玻璃的1.5×SBF溶液的容器中恆溫浸泡活化，然後將空心玻璃微球浸入1.5×SBF溶液中恆溫浸泡沉積。所得材料密度小、表層HA緻密均勻，塗層是弱結晶的含碳酸根的HA，具有良好的促進細胞黏附、增殖和分化的功能，塗層成分更接近於人體骨，利於細胞的生長，同時塗層不受基體形狀的限制，工藝簡單易於操作。
文檔編號C03C17/22GK102557471SQ20111042784
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者呂宇鵬, 焦燕, 肖桂勇 申請人:山東大學