一種用于加速骨組織生長的靜電紡絲涂層材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于加速骨組織生長的靜電紡絲涂層材料的制備方法。在本發(fā)明中將羥基磷灰石(HAP)納米顆粒與殼聚糖混合制備成不可降解的靜電復(fù)合層，然后將復(fù)合層包覆到可降解的含有生長因子(rhBMP-2)的聚β-氨基酯中。同沒有復(fù)合涂層的基底材料和只含有HAP或rhBMP-2的復(fù)合膜材料相比，本發(fā)明涉及的材料能夠明顯增加間質(zhì)干細(xì)胞的變化速率和短時(shí)間內(nèi)鈣離子的迅速沉積，能夠增強(qiáng)骨組織的再生能力。
【專利說明】—種用于加速骨組織生長的靜電紡絲涂層材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多層涂層材料的制備方法，尤其涉及一種用于加速骨組織生長的親骨性材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于移植物力學(xué)方面和消毒方面的松弛，大約10%的人工髖關(guān)節(jié)在外科手術(shù)十年后都需要進(jìn)行更換，而且修復(fù)的次數(shù)會(huì)隨著關(guān)節(jié)造形術(shù)的增加而增加。固定模型不會(huì)牽涉到基于聚甲基丙烯酸甲酯的骨結(jié)合劑，而是通過骨在孔狀移植物上的生長將移植物直接嵌入到主體組織上。
[0003]羥基磷灰石(HAP，Ca10 (PO4) 6 (OH) 2)是一種人體硬組織(如皮層質(zhì)骨和其具有很強(qiáng)結(jié)合力的牙齒)的基本無機(jī)組成部分，現(xiàn)有技術(shù)中作為整形手術(shù)和牙齒移植的涂層材料和生物高分子膜的組成部分。很多種物理涂覆過程，如等離子體噴射涂覆、濺射、和脈沖沉積已經(jīng)被用來在人工材料上沉積HAP。雖然這些物理或活性化學(xué)方法的沉積速率非常高，但是由于HAP的不穩(wěn)定性，這些方法很難實(shí)現(xiàn)對成分和結(jié)構(gòu)的調(diào)控從而獲得均一、穩(wěn)定的涂層。等離子體沉積HAP涂層，其厚度可以達(dá)到幾百個(gè)微米，但是其對力學(xué)剪切的抵抗性卻很低。另外，高溫過程對生物制劑，如對骨組織再生有調(diào)節(jié)作用的骨形成蛋白的嵌入，有著不可逆的破壞作用。
[0004]用層層組裝(layer-by-layer, LBL)技術(shù)制備靜電復(fù)合層,可以將具有卓越生物性能和力學(xué)性能的材料嵌入到特定的系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)靶向細(xì)胞的生長和分化，從而使其能夠組裝到功能性組織單元中。存在于骨髓中的干細(xì)胞前驅(qū)體，常常被叫做間質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)，能偶分化成成骨細(xì)胞從而產(chǎn)生新骨。在骨組織工程的前提下，有一種具有合適信號的基底是非常重要的。這種基底能夠支持骨細(xì)胞的附著，并且能夠指導(dǎo)這些骨原細(xì)胞生長、分化和變化形成成骨細(xì)胞。將HAP嵌入到LBL結(jié)構(gòu)中能夠使其具有很高的骨傳導(dǎo)性，也就是能夠支持成骨細(xì)胞和骨原細(xì)胞的附著和分化，并且能夠提供一種相互連接的結(jié)構(gòu)，細(xì)胞能夠通過這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)移和產(chǎn)生新的組織。在活體中，HAP的溶解會(huì)從涂層材料向周圍環(huán)境組織中釋放鈣離子和磷酸根粒子，這兩種粒子能夠形成結(jié)晶的含有二氧化碳的磷酸鈣，磷酸鈣能夠整合到骨膠體基質(zhì)中。另外，混合靜電膜允許人成骨蛋白(rhBMP-2)的局部引入，這種成骨蛋白能夠?qū)㈤g質(zhì)干細(xì)胞變成成骨細(xì)胞，明顯增強(qiáng)骨組織的再生能力。在治療過程中能夠可控地從移植物的表面引入rhBMP-2能夠加速骨組織的生長、具有療效方面的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種用于加速骨組織生長的靜電紡絲涂層材料的制備方法。具體步驟如下:
[0006](I)溶液的配置:羥基磷灰石納米顆粒的懸浮液(15~20wt% )用6倍的醋酸鈉緩沖液(0.15mol / L)稀釋，用0.30~0.42 μ m的醋酸纖維素膜進(jìn)行消毒過濾處理，然后再醋酸鈉緩沖液(4mg / mL)中體積比1:1~1:10的比例加入到殼聚糖溶液中。聚丙烯酸(PAA)和聚β-氨基酯(Poly2)浸潰液在醋酸鈉緩沖液(4mg/mL)中配置，在醋酸鈉緩沖液中將初始濃度為20mg / mL的rhBMP-2溶液稀釋到400 μ g / mL。
[0007](2)靜電膜的制備:等離子體處理的玻璃或硅基底交替地浸入到上述溶液中，制備骨傳導(dǎo)性Chi (HAP) / PAA層，再制備可降解的Poly2/PAA/rhBMP-2 / PAA層。
[0008]本發(fā)明將羥基磷灰石(HAP)納米顆粒與殼聚糖混合制備成不可降解的靜電復(fù)合層，然后將復(fù)合層包覆到可降解的含有生長因子(rhBMP-2)的聚β_氨基酯中。本發(fā)明產(chǎn)品是一種多功能性的親骨性涂層材料，同沒有復(fù)合涂層的基底材料和只含有HAP或rhBMP-2的復(fù)合膜材料相比，本發(fā)明涉及的材料能夠明顯增加間質(zhì)干細(xì)胞的變化速率和短時(shí)間內(nèi)鈣離子的迅速沉積。【具體實(shí)施方式】
[0009]為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合具體實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳述。
[0010](I)溶液的配置:羥基磷灰石納米顆粒的懸浮液(15Wt% )用6倍的醋酸鈉緩沖液(0.15mol / L)稀釋，用0.4μπι的醋酸纖維素膜進(jìn)行消毒過濾處理，然后再醋酸鈉緩沖液(4mg / mL)中按照體積比1:1的比例加入到殼聚糖溶液中。聚丙烯酸(PAA)和聚β-氨基酯(Poly2)浸潰液在醋酸鈉緩沖液(4mg / mL)中配置，在醋酸鈉緩沖液中將初始濃度為20mg / mL 的 rhBMP-2 溶液稀釋到 400 μ g / mL。
[0011](2)靜電膜的制備:等離子體處理的玻璃或硅基底交替地浸入到上述溶液中，制備骨傳導(dǎo)性Chi (HAP) / PAA層，再制備可降解的Poly2 / PAA / rhBMP-2 / PAA層。
【權(quán)利要求】
1.一種用于加速骨組織生長的靜電紡絲涂層材料的制備方法，其步驟如下: (1)溶液的配置: 羥基磷灰石納米顆粒的懸浮液(15~20wt% )用6倍的醋酸鈉緩沖液(0.15mol / L)稀釋，用0.30~0.42 μ m的醋酸纖維素膜進(jìn)行消毒過濾處理，再在醋酸鈉緩沖液(4mg /mL)中按照體積比1:1~1:10的比例加入到殼聚糖溶液中，聚丙烯酸(PAA)和聚β -氨基酯(Poly2)浸潰液在醋酸鈉緩沖液(4mg / mL)中配置，在醋酸鈉緩沖液中將初始濃度為20mg / mL 的 rhBMP-2 溶液稀釋到 400 μ g / mL ； (2)靜電膜的制備: 等離子體處理的玻璃或硅基底交替地浸入到上述溶液中，先制備骨傳導(dǎo)性Chi (HAP) / PAA 層，然后制備可降解的 Poly2 / PAA / rhBMP-2 / PAA 層。
2.如權(quán)利要求1所述 的涂層材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)所述醋酸纖維素膜的醋酸溶液與殼聚糖溶液的體積比為1:1。
【文檔編號】A61L27/34GK103623463SQ201310586159
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】韓志超, 許杉杉 申請人:無錫中科光遠(yuǎn)生物材料有限公司