專利名稱：殼聚糖－明膠網絡/磷酸鈣多孔復合支架材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學工程組織移植用支架材料制備技術。
本申請人在公開號為“CN 1272384A”申請專利中，公開了一種殼聚糖/明膠網絡支架材料的制備方法。依該方法所制備的支架材料生物相容性好，具有大量相互貫通的微孔，孔隙率可達80％以上，親/疏水平衡性可調，并且有良好的力學強度和細胞親和力。但是該材料仍然存在著不足之處，如在制備過程中采用了有細胞毒性的戊二醛作為交聯(lián)劑。雖然微量戊二醛的存在不會對支架材料的細胞親和性產生影響，但探索生物相容性良好的替代交聯(lián)劑仍具有積極意義。
本發(fā)明的目的在于提出一種殼聚糖-明膠/磷酸鈣多孔復合支架材料的制備方法。該方法過程簡單，所制造的支架材料不但有良好的力學強度和良好的細胞親和性，以及大的孔隙率，而且該支架材料的孔隙率和在體內降解速度均具有可調節(jié)性，并且完全沒有細胞毒性。
為達到上述目的，本發(fā)明是通過下述技術方案加以實現(xiàn)的。以殼聚糖、明膠和磷酸鈣為原料，將磷酸鈣粉末、水和微量乙酸組成弱酸性乳液狀混合物，在4-40℃條件下將殼聚糖和明膠溶解，用交聯(lián)劑進行交聯(lián)；交聯(lián)后的產物經凍干處理后，以適量氫氧化鈉的乙醇溶液中和材料中的乙酸，用硼氫化鈉溶液將材料中殘留的醛基轉變，然后再經二次凍干、洗滌和去水過程制得支架材料，其特征在于其中磷酸鈣采用的是羥基磷灰石(Hydroxyapatite，簡稱HA)或者是α型和β型磷酸三鈣(Tricalcium phosphate簡稱TCP)，磷酸鈣的含量為10-70wt％；其中殼聚糖和明膠的含量比例為1∶1；采用的交聯(lián)劑是無細胞毒性的葡萄糖二醛。
下面對本發(fā)明進行詳細說明。
本發(fā)明采用了生物相容性良好的天然可降解生物材料，從仿生的角度出發(fā)，制備骨組織工程用多孔復合網絡支架材料，能夠適應成骨細胞粘連和增殖及同組織修復和重建的需要。該支架材料采用殼聚糖、明膠網絡和磷酸鈣復合而成。
殼聚糖是一種生物可降解的天然聚陽離子多糖(pKa=6.3)，結構上類似GAGs，具有良好的生物相容性、生物降解性。它能與細胞膜負電成分呈現(xiàn)非特異相互作用[Razania A andHealy KE.Biomimetic peptide surfacesthat regulate adhesion,spreading,cytoskeleted organization,and mieralization of the matrix deposited by osteoblast-like cells.Biotechnol Prog,1999；15:19-32]，并可調控生物活性分子釋放[Park YG,Lee YM,Park SN,et al.Plateset derived growth factorrelease chitosan spone for perildontal bone regeneration.Biomaterial,2000；21:153-159.]，呈堿性，在生物醫(yī)學方面應用廣泛。
明膠是膠原蛋白的部分水解產物，生物相容性良好，且無抗原反應。明膠的結構單元為甘氨酸-脯氨酸和羥脯氨酸與賴氨酸(Gly-Pro-Hyp-Hyl)，系柔性兩性電解質，等電點pHiso=4.7，有利于細胞粘連。
磷酸鈣是骨的主要無機成分。一方面可以增強多孔復合支架材料的力學性能，另一方面通過調控其降解速率，使之與新生組織的長入相匹配。
采用上述原料進行支架材料制備過程中，通過以明膠仿生膠原，以殼聚糖仿生糖胺聚糖，并利用沒有細胞毒性的葡萄糖二醛作為交聯(lián)劑，制備殼聚糖-明膠網絡。由于殼聚糖是剛性聚合物，可以有效改善明膠的力學性能較差的弱點，不僅提高了聚合物網絡的力學性能，同時保持了殼聚糖和明膠優(yōu)異的生物相容性。
下面再以實施例地本發(fā)明加以進一步說明。
實施例一將5gHA加入40g去離子水，攪拌0.5h，然后將其用超聲波處理。在處理后的乳液狀混合物中加入2.5g殼聚糖，再加入0.8ml冰乙酸，待殼聚糖完全溶解后加入2.5g明膠，當明膠全部溶解后加入一定量的葡萄糖二醛溶液。將該混合物置于40℃的水浴中攪拌1h。將組成一定的混合物傾入塑料培養(yǎng)皿，在4℃下冷藏2小時，然后在-20℃下預冷凍8小時后凍干30小時。以適量NaOH的乙醇溶液中和材料中的乙酸，用硼氫化鈉溶液將材料中殘留醛基轉變，然后將其二次凍干，置于干燥器中。將得到的CS-Gel/HA復合支架材料裁剪成直徑7mm，厚1.5mm的圓盤片，置于48孔培養(yǎng)板的孔底，用75％的乙醇溶液浸泡1h，用蒸餾水反復沖洗，除去水分。在密閉環(huán)境中有高效紫外燈照射滅菌。滅菌后的復合支架材料用聚乙烯薄膜密封后待用。
實施例二HA含量調整為1.5g，殼聚糖和明膠的含量均調整為3.5g，其他制備過程同實施例Ⅰ。
實施例三將3gβ-TCP加入40g去離子水，攪拌0.5h，然后將其用超聲波處理。在處理后的乳液狀混合物中加入3.5g殼聚糖，再加入0.8ml冰乙酸，待殼聚糖完全溶解后加入2.5g明膠，當明膠全部溶解后加入一定量的葡萄糖二醛溶液。將該混合物置于40℃的水浴中攪拌1h。將組成一定的混合物傾入塑料培養(yǎng)皿，在4℃下冷藏2小時，然后在-20℃下預冷凍8小時后凍干30小時。以適量NaOH的乙醇溶液中和材料中的乙酸，用硼氫化鈉溶液將材料中殘留醛基轉變，然后將其二次凍干，置于干燥器中。將得到的CS-Gel/HA復合支架材料裁剪成直徑7mm，厚1.5mm的圓盤片，置于48孔培養(yǎng)板的孔底，用75％的乙醇溶液浸泡1h，用蒸餾水反復沖洗，除去水分。在密閉環(huán)境中有高效紫外燈照射滅菌。滅菌后的復合支架材料用聚乙烯薄膜密封后待用。
本發(fā)明過程簡單，采用的原料來源廣泛，價格低廉，所制備出的支架材料有大量的相互貫通的微孔，其孔隙率在80-95％。實驗證明，該支架材料有良好的細胞親和性，并有適宜的力學強度。
權利要求
1．一種殼聚糖-明膠網絡/磷鈣多孔復合支架材料的制備方法，以殼聚糖、明膠和磷酸鈣為原料，將磷酸鈣粉末、水和微量乙酸組成弱酸性乳液狀混合物，在4-40℃條件下將殼聚糖和明膠溶解，用交聯(lián)劑進行交聯(lián)；交聯(lián)后的產物經凍干處理后，以適量氫氧化鈉的乙醇溶液中和材料中的乙酸，用硼氫化鈉溶液將材料中殘留的醛基轉變，然后再經二次凍干、洗滌和去水過程制得支架材料，其特征在于其中磷酸鈣采用的是羥基磷灰石，或者是α型和β型磷酸三鈣，磷酸鈣的含量為10-70wt％；其中殼聚糖和明膠的含量比例為1∶1；采用的交聯(lián)劑是無細胞毒性的葡萄糖二醛。
全文摘要
本發(fā)明公開一種殼聚糖－明膠網絡/磷酸鈣多孔復合支架材料的制備方法。該方法采用殼聚糖與明膠比例為1∶1,磷酸鈣為10－70wt%,通過葡萄糖二醛交聯(lián)制備而成,其中磷酸鈣是羥基磷灰石,或者是α型和β型磷酸三鈣。本發(fā)明制造的支架材料不但具有良好的力學強度和良好的細胞親和性,以及大的孔隙率,而且孔隙率和在體內降解速度均具有可調控性,并且沒有細胞毒性。
文檔編號A61F2/28GK1319437SQ0013675
公開日2001年10月31日 申請日期2000年12月29日 優(yōu)先權日2000年12月29日
發(fā)明者姚康德, 趙峰, 宋雪峰, 尹玉姬, 李芳 , 劉文廣 申請人:天津大學