專利名稱：可降解多孔淀粉/pva生物膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體地涉及一種可用于引導(dǎo)組織 再生和防組織粘連的可降解的生物膜及其制備方法，尤其涉及一種由 淀粉和聚乙烯醇共混得到的多孔生物醫(yī)用膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
生物隔膜技術(shù)(Barrier Membrane Technique,簡稱BMT ),是 近年引起醫(yī)學(xué)界廣泛關(guān)注的臨床治療新技術(shù)。自上世紀(jì)90年代以來， 利用人工生物膜引導(dǎo)機(jī)體組織再生性愈合成為國際性熱門研究課題。
引導(dǎo)組織再生(Guide Tissue Regeneration, GTR)技術(shù)是80 年代末9O年代初發(fā)展起來的一項新技術(shù)。其原理是利用膜的物理屏障 功能將病損區(qū)與周圍組織隔離，創(chuàng)造一個相對封閉的組織環(huán)境，從 而使成骨細(xì)胞優(yōu)先遷移、生長。GTR的應(yīng)用為牙周病的治療、牙種植 區(qū)骨量不足及其它骨缺損的修復(fù)、骨折的愈合提供了 一個新的有效途 徑。目前GTR膜材料可分為不可吸收和可吸收兩大類。不可吸收薄膜 主要是聚四氟乙烯(PTFE: Gore-Texs)膜。該膜雖然具有良好的力學(xué) 強(qiáng)度，但存在不能自行降解問題，需二次手術(shù)去除，且細(xì)胞親和性差， 易導(dǎo)致傷口裂開，膜早期暴露，影響傷口的愈合。因此，對可吸收膜 材料的開發(fā)和研究便成為GTR技術(shù)發(fā)展的重要方向。目前研究最多的 人工合成可吸收膜材料的類型主要有聚乳酸(Polylatic acid, PLA) 和聚羥基乙酸(Polyglycolic acid ， PGA)以及它們的共混或共聚物，但由于該類材料的降解產(chǎn)物是酸，容易引發(fā)周圍組織的炎癥反應(yīng)。目
前研究最多的天然GTR膜材料主要為膠原。天然膠原GTR膜雖然具有良 好的生物相容性，但其強(qiáng)度一般較弱，在體內(nèi)吸收速度往往較難控制， 且價格昂貴。因此，制備具有一定力學(xué)強(qiáng)度，適當(dāng)降解速度以及良好 的生物相容性的GTR膜材料將成為生物醫(yī)用材料的研究重點。
防組織粘連膜為用于手術(shù)后防止創(chuàng)面粘連的隔離物。外科手術(shù)后 的組織粘連可導(dǎo)致手術(shù)部位持續(xù)疼痛等后遺癥。目前臨床上使用的防 粘連物質(zhì)主要包括硅油、透明質(zhì)酯酸鈉以及酯酸鈉等流體或半流體狀 物質(zhì)，這類物質(zhì)的特點是在體內(nèi)的吸收速度過快，防粘連時間短，一 般為3-4天，因此很難達(dá)到理想的防粘連效果。目前被實際應(yīng)用較多 的主要有氧化纖維素膜以及透明質(zhì)酸/羧曱基纖維素膜，這類材料屬 于天然產(chǎn)物，因此產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，也較容易分解與吸收(約l周 左右)，不適于長期與周邊組織隔離的情況(2周以上)。另一大類 為聚乳酸，聚丙交酯，聚己內(nèi)酯以及它們的共聚物制備的膜。這類膜 的最大缺陷就是降解速度難控制，降解產(chǎn)物為酸性物質(zhì)，對周圍組織 的愈合具有很大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提供一種具有多孔 結(jié)構(gòu)的可作為引導(dǎo)組織再生膜及術(shù)后防粘連膜的生物膜及其制備方法。
本發(fā)明所提供的可降解多孔淀粉/PVA生物膜由質(zhì)量比為 10-0.5: 1的醫(yī)用聚乙烯醇與醫(yī)用淀粉和占醫(yī)用聚乙烯醇與醫(yī)用淀粉干重1-20%的甘油組成；膜的孔徑為5-200 iam。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案所述的生物膜組分中可包括占醫(yī)用 聚乙烯醇和醫(yī)用淀;盼干重1-50%的納米級骨磷灰石。
作為本發(fā)明更優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明可降解多孔淀粉/PVA/納 米骨磷灰石生物膜組分中還可包括占醫(yī)用聚乙烯醇和醫(yī)用淀粉干重 0. 05-6%的輔助活性成分，所述的輔助活性成分為無機(jī)抗菌劑、組織 生長因子或緩釋藥物中的一種或幾種。
其中，所述的無機(jī)抗菌劑選自銅、鋅或銀的可溶性鹽。
所述的組織生長因子選自骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、轉(zhuǎn)化生長因子 (TGF)、胰島素樣生長因子(IGF)、成纖維細(xì)胞生長因子(FGFs)、 堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VRGF)、 血小板源性生長因子(PDGF)或腫瘤壞死生長因子(TNF)。
所述的緩釋藥物選自青霉素、慶大霉素、妥布霉素、萬古霉素或 黃連素等抗生素成分，黃芪、黃芪苷、三七、三七總苷、丹參、淫羊 藿或漢防己曱素等藥物成分。
本發(fā)明所提供的可降解多孔淀粉/PVA生物膜的制備方法，包括 以下步驟
將成膜組分醫(yī)用聚乙烯醇、醫(yī)用淀粉和甘油，按照醫(yī)用聚乙烯醇 與醫(yī)用淀粉的質(zhì)量比為10-0. 5: 1,甘油占醫(yī)用聚乙烯醇與醫(yī)用淀粉 干重1-20%的原則加入水中，于80-10(TC攪拌分歉，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4-50%的成膜液后，轉(zhuǎn)移至模具中，于-5至-8(TC冷凍l-3h，再于-20 。C至3(TC抽真空12-48h,得到可降解多孔淀粉/PVA生物膜。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述的成膜組分中可加入占醫(yī)用聚
乙烯醇和醫(yī)用淀粉干重1-50。/。的納米級骨磷灰石。
作為本發(fā)明更優(yōu)選的技術(shù)方案，可通過向成膜組分(淀粉/PVA/ 納米級骨磷灰石)中加入占醫(yī)用聚乙烯醇和醫(yī)用淀粉干重0. 05-6%的 輔助活性成分或者將所制得的可降解多孔淀粉/PVA生物膜(淀粉 /PVA/納米級骨磷灰石)于輔助活性成分的水溶液中浸泡l-24h,得 到負(fù)載有輔助活性成分的生物膜，其中，輔助活性成分水溶液的濃度 根據(jù)藥物的性質(zhì)和/或有效作用濃度確定。
可根據(jù)臨床使用需求將本發(fā)明生物膜裁剪成所需的規(guī)格大小。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果
1) 本發(fā)明生物膜可降解，當(dāng)用作防組織粘連膜時，與無孔結(jié)構(gòu) 生物膜相比，多孔結(jié)構(gòu)有利于營養(yǎng)物質(zhì)的交換，防止膜下生物組織出 現(xiàn)淤血和壞死；當(dāng)用作引導(dǎo)組織再生膜時，多孔結(jié)構(gòu)有利于成骨細(xì)胞、 骨細(xì)胞的黏附和生長；無需二次手術(shù):f又出。
2) 本發(fā)明生物膜制備工藝簡單，可通過調(diào)節(jié)淀粉和聚乙烯醇的 質(zhì)量比控制膜的力學(xué)性能和降解速度；可通過調(diào)節(jié)成膜液的濃度和冷 凍溫度控制膜孔徑大小和空隙率；可通過模具中單位面積成膜液的傾 注量控制膜的厚度。
3) 本發(fā)明生物膜中不添加任何毒性試劑，降解產(chǎn)物無毒，生物 安全性高，通過添加不同的輔助活性成分，可制備兼具藥物緩釋、誘 導(dǎo)組織再生和抗菌等作用的多種功能的多孔結(jié)構(gòu)生物膜，采用冷凍干 燥，不影響生物膜中藥物及生長因子的活性。以下結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不僅限于下述實施方式。
具體實施例方式
實施例1
將醫(yī)用玉米淀粉和醫(yī)用聚乙烯醇于80。C下烘干后，將2克玉米 淀粉、20克聚乙烯醇和4克甘油加入44 g去離子水中，轉(zhuǎn)移至單口 燒瓶，采用螺旋攪拌漿于80°C, 1000t/min下攪拌6h,得到均勻粘 稠狀的成膜液；將成膜液澆注入底面平整，直徑為12cm的圓形玻璃 模具中，使成膜液自然流平，成膜液厚度控制在lmm，待成膜液的溫 度降至室溫后，將盛有成膜液的模具放入-8(TC的冰箱中預(yù)凍lh，轉(zhuǎn) 移至冷凍干燥機(jī)中，在(TC抽真空干燥48h，制得可降解多孔淀粉/PVA 生物膜。多孔膜的平均孔徑為5-10pm。
實施例2
將醫(yī)用玉米淀粉和醫(yī)用聚乙烯醇于8(TC下烘干后，將14克玉米 淀粉，7克聚乙烯醇，4克甘油加入525g去離子水中，轉(zhuǎn)移至單口燒 瓶，采用螺旋攪拌漿于IO(TC, 1000t/min下攪拌3h,得到均勻粘稠 狀的成膜液；將成膜液澆注入底面平整，直徑為12cm的圓形玻璃才莫 具中，使成膜液自然流平，成膜液厚度控制在lmm,待成膜液的溫度 降至室溫后，將盛有成膜液的模具放入-5。C的冰箱中預(yù)凍3h,轉(zhuǎn)移 至冷凍干燥機(jī)中，(TC抽真空千燥48h,制得可降解多孔淀粉/PVA生 物膜。多孔膜的平均孔徑為100-200pm。
實施例3將醫(yī)用玉米淀粉和醫(yī)用聚乙烯醇于8(TC下烘干后，將4克玉米 淀粉，16克聚乙烯醇，4克甘油加入180g去離子水中，轉(zhuǎn)移至單口 燒瓶，采用螺旋攪拌漿于95°C, 1000t/min下攪拌4h,得到均勻粘 稠狀的成膜液；將成膜液澆注入底面平整，直徑為12cm的圓形玻璃 模具中，使成膜液自然流平，成膜液厚度控制在lmm,待成膜液的溫 度降至室溫后，將盛有成膜液的模具放入-5。C的冰箱中預(yù)凍3h，轉(zhuǎn) 移至冷凍干燥機(jī)中，依次于-20。C抽真空干燥4h， (TC抽真空干燥4h， 1(TC抽真空干燥411, 3(TC抽真空干燥lh，制得可降解多孔淀粉/PVA 生物膜。多孔膜的平均孔徑為70-100pm。
實施例4
將醫(yī)用玉米淀粉和醫(yī)用聚乙烯醇于8(TC下烘干后，將4克玉米 淀粉，16克聚乙烯醇，4克甘油加入180g去離子水中，轉(zhuǎn)移至單口 燒瓶，采用螺旋攪拌漿于95°C, 1000t/min下攪拌4h,得到均勻粘 稠狀的成膜液；將成膜液澆注入底面平整，直徑為12cm的圓形玻璃 模具中，使成膜液自然流平，成膜液厚度控制在lmm，待成膜液的溫 度降至室溫后，將盛有成膜液的模具放入-2(TC的冰箱中預(yù)凍3h，轉(zhuǎn) 移至冷凍干燥機(jī)中，依次于0。C抽真空干燥4h, 10。C抽真空干燥4h， 3(TC抽真空干燥4h,制得可降解多孔淀粉/PVA生物膜。多孔膜的平 均孔徑為50-80(xm。
實施例5
1)將0. 16g納米羥基磷灰石加入無水乙醇中，功率1000w超聲 180s;2)將醫(yī)用玉米淀粉和醫(yī)用聚乙烯醇于80。C下烘干后，將4. Og 玉米淀4分、12. Og PVA和3. 2g甘油加入140ml去離子水中，于90°C 下攪拌3h混合均勻后，滴加步驟1)中得到的納米輕基磷灰石的懸 濁液，繼續(xù)攪拌lh,得到均勻粘稠狀的成膜液；將成膜液澆注入底 面平整，直徑為12cm的圓形玻璃模具中，使成膜液自然流平，成膜 液厚度控制在2醒，待成膜液的溫度降至室溫后，將盛有成膜液的模 具放入-35。C的冰箱中預(yù)凍2h,轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)中，在(TC抽真空 2化，制得可降解多孔淀粉/PVA/納米鞋基磷灰石生物膜。多孔膜的平 均孔徑大小為20-50nm。
實施例6
1) 將8g納米羥基磷灰石加入8ml， 5%的羧曱基纖維素鈉溶液中， 功率1000w超聲180s;
2) 將醫(yī)用玉米淀粉和醫(yī)用聚乙烯醇于80。C下烘干后，將4. Og 玉米淀粉、12. Og PVA和3. 2g甘油加入180ml去離子水中，于90°C 下攪拌3h混合均勻后，滴加步驟1)中得到的含納米羥基磷灰石的 羧曱基纖維素鈉溶液中，繼續(xù)攪拌lh,得到均勻粘稠狀的成膜液； 將成膜液澆注入底面平整，直徑為12cm的圓形玻璃模具中，使成膜 液自然流平，成膜液厚度控制在2mm，待成膜液的溫度降至室溫后， 將盛有成膜液的模具放入-35。C的水箱中預(yù)凍2h，轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī) 中，在(TC抽真空24h,制得可降解多孔淀粉/PVA/納米羥基磷灰石生 物膜。多孔膜的平均孔徑大小為30-6(Vm。
實施例71 )將1. 6g納米羥基磷灰石加入32ml， 5%的羧曱基纖維素鈉溶液 中，功率1000w超聲180s;
2)將醫(yī)用玉米淀粉和醫(yī)用聚乙烯醇于80。C下烘干后，將4. Og 玉米淀4分、12. Og PVA和3. 2g甘油加入180ml去離子水中，于90°C 下攪拌3h混合均勻后，滴加步驟1)中得到的含納米羥基磷灰石的 羧曱基纖維素鈉溶液中，繼續(xù)攪拌lh,得到均勻粘稠狀的成膜液； 將成膜液澆注入底面平整，直徑為12cm的圓形玻璃模具中，使成膜 液自然流平，成膜液厚度控制在2mm,待成膜液的溫度降至室溫后， 將盛有成膜液的模具放入-35。C的水箱中預(yù)凍lh，轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī) 中，在(TC抽真空24h，制得可降解多孔淀粉/PVA/納米羥基磷灰石生 物膜。多孔膜的平均孔徑大小為30-6(Vm.
實施例8
將醫(yī)用玉米淀粉和醫(yī)用聚乙烯醇于80。C下烘干后，將4. Og玉米 淀粉、12. Og PVA和3. 2g甘油加入180ml去離子水中，于9(TC下攪 拌3h混合均勻后，加入8克載銀(15wt% )的納米羥基磷灰石復(fù)合材 料，繼續(xù)攪拌lh，得到均勻粘稠狀的成膜液；將成膜液澆注入底面 平整，直徑為12cm的圓形玻璃模具中，使成膜液自然流平，成膜液 厚度控制在2mm,待成膜液的溫度降至室溫后，將盛有成膜液的模具 放入-35。C的冰箱中預(yù)凍lh,轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)中，在(TC抽真空24h, 制得可降解多孔淀粉/PVA/納米羥基磷灰石生物膜。多孔膜的平均孔 徑大小為30-60pm.
實施例91)采用實施例7的方法制備可降解多孔聚乙烯醇/淀粉/納米羥
基磷灰石生物膜后，裁剪成2 x lcm規(guī)格的膜5片；
2 )將10mg BMP生長因子分散在10ml蒸餾水中，配制成含生長 因子的溶液后，將步驟1)中得生物膜放入其中，于4。C浸泡24h, 冷凍干燥，得到具有誘導(dǎo)組織再生功能的可降解多孔聚乙烯醇/淀粉/ 納米羥基磷灰石生物膜，4。C保存。
實施例10
1 )采用實施例7的方法制備可降解多孔聚乙烯醇/淀粉/納米羥基 磷灰石生物膜后，裁剪成2 x lcm規(guī)格的膜5片；
2 )將20mg TGF生長因子分散在10ml蒸餾水中，配制成含生長因 子的溶液后，將步驟1)中得生物膜放入其中，于4。C浸泡24h，冷 凍干燥，得到具有誘導(dǎo)組織再生功能的可降解多孔聚乙烯醇/淀粉/ 納米羥基磷灰石生物膜，4'C保存。
實施例11
1 )采用實施例7的方法制備可降解多孔聚乙烯醇/淀粉/納米羥基 磷灰石生物膜后，裁剪成2 x lcm規(guī)格的膜5片；
2)將20mg黃連素分散在10ml丙酮中，配制成含抗生素的溶液 后，將步驟1)中得生物膜;^文入其中，于4。C浸泡12h,冷凍干燥， 得到具有載藥功能的可降解多孔聚乙烯醇/淀粉/納米羥基磷灰石生 物膜，4。C保存。 實施例12
1 )采用實施例8的方法制備可降解多孔聚乙烯醇/淀粉/載銀納米磷灰石復(fù)合材料抗菌多孔生物膜后，裁剪成2 x lcm規(guī);f各的膜5片；
2 )將15mg BMP分散在10ml蒸餾水中，配制成含生長因子的溶液 后，將步驟l)中得生物膜》文入其中，振蕩30min，再于4。C浸泡2h， 冷凍干燥，得到具有誘導(dǎo)組織再生功能和抗菌功能的可降解多孔聚乙 烯醇/淀粉/納米羥基磷灰石生物膜，4。C保存。
權(quán)利要求
1、一種可降解多孔淀粉/PVA生物膜，其特征在于，所述的生物膜由質(zhì)量比為10-0.5∶1的醫(yī)用聚乙烯醇與醫(yī)用淀粉和占醫(yī)用聚乙烯醇與醫(yī)用淀粉干重1-20％的甘油組成；膜的孔徑為5-200μm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解多孔淀粉/PVA生物膜，其特征 在于，所述的生物膜組分中可包括占醫(yī)用聚乙烯醇和醫(yī)用淀粉千重 1-50%的納米級骨磷灰石。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可降解多孔淀粉/PVA生物膜，其特征 在于，所述的生物膜組分中可包括占醫(yī)用聚乙烯醇和醫(yī)用淀粉干重 0. 05-6%的輔助活性成分，所述的輔助活性成分為無機(jī)抗菌劑、組織 生長因子或緩釋藥物中的一種或幾種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可降解多孔淀粉/PVA生物膜，其特征 在于，所述的無機(jī)抗菌劑選自銅、鋅或銀的可溶性鹽。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可降解多孔淀粉/PVA生物膜，其特征 在于，所述的組織生長因子選自骨形態(tài)發(fā)生蛋白BMP、轉(zhuǎn)化生長因子 TGF、胰島素樣生長因子IGF、成纖維細(xì)胞生長因子FGFs、堿性成纖 維細(xì)胞生長因子bFGF、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子VRGF、血小板源性生 長因子PDGF或腫瘤壞死生長因子TNF。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可降解多孔淀粉/PVA生物膜，其特征 在于，所述的緩釋藥物選自青霉素、慶大霉素、妥布霉素、萬古霉素、 黃連素、黃芪、黃芪苷、三七、三七總苷、丹參、淫羊藿或漢防己曱素。
7、 一種可降解多孔淀粉/PVA生物膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟將成膜組分醫(yī)用聚乙烯醇、醫(yī)用淀粉和甘油，按照醫(yī)用聚乙烯醇 與醫(yī)用淀粉的質(zhì)量比為10-0. 5: 1，甘油占醫(yī)用聚乙烯醇與醫(yī)用淀粉 干重1-20%的原則加入水中，于80-100。C攪拌分散，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4-50°/。的成膜液后，轉(zhuǎn)移至模具中，于-5至-8(TC冷凍l-3h,再于-20 。C至3(TC抽真空12-48h，得到可降解多孔淀粉/PVA生物膜。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的成膜組分中可 加入占醫(yī)用聚乙烯醇和醫(yī)用淀粉干重1-50°/。的納米級骨磷灰石。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述的成膜組分中可 加入占醫(yī)用聚乙烯醇和醫(yī)用淀粉干重0. 05-6%的輔助活性成分，所述 的輔助活性成分為無機(jī)抗菌劑、組織生長因子或緩釋藥物中的 一種或 幾種。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還可將所制得的可降 解多孔淀粉/PVA生物膜于輔助活性成分的水溶液中浸泡l-24h，所述 的輔助活性成分為無機(jī)抗菌劑、組織生長因子或緩釋藥物中的一種或 幾種。
全文摘要
可降解多孔淀粉/PVA生物膜及其制備方法屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有植入體內(nèi)的膜材料不降解，降解速度過快，降解產(chǎn)物易引發(fā)炎癥，力學(xué)性能及生物相容性差等問題。本發(fā)明生物膜由質(zhì)量比為10-0.5∶1的醫(yī)用PVA與淀粉和占PVA與淀粉干重1-20％的甘油組成，膜的孔徑為5-200μm。膜的組分中，還可包括納米級骨磷灰石、無機(jī)抗菌劑、組織生長因子，緩釋藥物等。本發(fā)明通過將成膜組分分散于水中，得到成膜液后，將成膜液置于模具中，冷凍干燥，得到本發(fā)明生物膜。本發(fā)明生物膜制備工藝簡單，具有可控的力學(xué)性能和孔隙結(jié)構(gòu)，可用于術(shù)后防組織粘連膜和引導(dǎo)組織再生膜等醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域。
文檔編號A61L15/16GK101444636SQ20091007603
公開日2009年6月3日 申請日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者張立群, 徐小川, 朱愛臣, 偉 田, 銳 石, 陳大福 申請人:北京化工大學(xué);北京市創(chuàng)傷骨科研究所