含有埃洛石納米管載藥型引導(dǎo)組織再生膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物材料領(lǐng)域，具體涉及一種以可降解脂肪族聚酯所形成的纖維作為主要基體材料并加載抗菌藥物和載有抗菌藥物的埃洛石納米管的引導(dǎo)組織再生膜材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]引導(dǎo)組織再生(Guide Tissue Regenerat1n, GTR)技術(shù)是80年代末90年代初發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。其原理是利用膜的物理屏障功能將受損部位與周圍組織隔離，創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)封閉的組織環(huán)境，從而使成骨細(xì)胞優(yōu)先迀移、生長(zhǎng)。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(gè)新的有效途徑。
[0003]目前GTR膜材料可分為不可吸收和可吸收兩大類。不可吸收引導(dǎo)組織再生膜主要由聚四氟乙烯材料制備，主要代表產(chǎn)品為Gore-Texs。聚四氟乙烯膜雖然具有良好的力學(xué)強(qiáng)度，但不能自行降解，需二次手術(shù)去除，增加病人的痛苦及手術(shù)費(fèi)用，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(duì)可吸收膜材料的開發(fā)和研宄便成為GTR技術(shù)發(fā)展的重要方向。
[0004]目前應(yīng)用最為普遍的GTR膜以天然材料膠原為主，代表產(chǎn)品為瑞士Geistlich公司生產(chǎn)的B1-Gide和美國(guó)Zimmer公司生產(chǎn)的B1mend，分別以豬皮膠原及牛跟腱膠原制備。其中B1-Gide也是目前臨床應(yīng)用的金標(biāo)準(zhǔn)。天然膠原GTR膜雖然具有良好的生物相容性，但其力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較弱，降解較快，植入后易造成早期降解塌陷。為了增強(qiáng)及延長(zhǎng)降解時(shí)間，通常需要加厚膜的厚度，這就為種植和修復(fù)提供了不利。此外，天然材料制備的GTR膜還存在產(chǎn)品質(zhì)量受原料來(lái)源限制，價(jià)格昂貴等缺陷。為了克服天然膠原材料制備的GTR膜存在的缺陷，一些人工合成可降解材料制備的GTR產(chǎn)品也相繼問世。
[0005]雖然GTR技術(shù)可取得長(zhǎng)期穩(wěn)定的療效，但由于手術(shù)中和術(shù)后以及二次取出過(guò)程中，引入到損傷部位的厭氧細(xì)菌以及需氧細(xì)菌等引發(fā)的感染將影響其新組織的獲得。目前對(duì)于術(shù)后抗感染還主要采取全身系統(tǒng)用藥，但藥物利用率較低，且容易引起胃腸道副反應(yīng)。局部釋藥可以增強(qiáng)治療效果，降低不良反應(yīng)。
[0006]靜電紡絲技術(shù)是一種制備納米纖維的簡(jiǎn)單通用方法，由于其藥物加載方式簡(jiǎn)單易行，在靜電紡絲或紡絲后處理過(guò)程中不同的藥物及生物大分子很容易加載到纖維內(nèi)部和表面，另外，抗菌藥物在載入纖維中后不會(huì)發(fā)生性能變化，仍能保持其抗菌性能，可以用來(lái)預(yù)防術(shù)后感染。因此，電紡絲制備的納米纖維載藥膜具有良好的臨床應(yīng)用前景。
[0007]在通過(guò)靜電紡絲制備載藥型引導(dǎo)組織再生膜時(shí)，藥物通過(guò)共混的方式加入到纖維內(nèi)部和表面，藥物釋放速率比較快，存在突釋現(xiàn)象，在引導(dǎo)組織再生膜移植到人體的5-7天后，藥物釋放基本上已達(dá)80-90%，雖然術(shù)后一周是發(fā)生感染的高危期，但是組織修復(fù)過(guò)程中感染情況的發(fā)生要持續(xù)至少2周。在組織修復(fù)的過(guò)程中，感染多為混合感染，即厭氧菌和需氧菌摻雜，兩種細(xì)菌互相促進(jìn)生長(zhǎng)，因此在預(yù)防及治療引導(dǎo)組織再生術(shù)后感染時(shí)，須采用分別對(duì)需氧菌和厭氧菌敏感的藥物來(lái)提高療效。因此研宄一種既可以減慢藥物釋放速率從而實(shí)現(xiàn)藥物可持續(xù)釋放又可以同時(shí)殺死厭氧菌和需氧菌的引導(dǎo)組織再生膜是十分重要的。
[0008]埃洛石納米管是一種管狀的鋁硅酸鹽，它的外徑約為50-80nm，內(nèi)徑約為10-15nm，長(zhǎng)度大約是lOOOnm，負(fù)載率大約是15% -20%。埃洛石納米管的長(zhǎng)徑比為20-50，在聚合物纖維中取向會(huì)顯著增強(qiáng)纖維的力學(xué)性能。埃洛石納米管具有天然來(lái)源，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，并且具有良好的生物相容性。作為管狀容器，埃洛石納米管在化妝品、藥物釋放、醫(yī)用移植(如牙齒填料)等方面得到廣泛應(yīng)用。
[0009]在聚合物體系中加入抗菌藥物和載有抗菌藥物的埃洛石納米管，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)，制備單層及雙層抗菌抗炎型載藥引導(dǎo)組織再生膜，若對(duì)制得的引導(dǎo)組織再生膜的降解速率或者力學(xué)性能以及耐水性有更高的要求，還可以對(duì)聚合物基體中的天然高分子進(jìn)行交聯(lián)。本材料的載藥共分為兩部分，一部分是直接存在于纖維內(nèi)部及纖維表面的抗菌藥物，另一部分存在于纖維內(nèi)部的埃洛石納米管中。直接存在于纖維內(nèi)部的抗菌藥物擴(kuò)散至纖維表面然后再轉(zhuǎn)移至損傷部位；纖維內(nèi)部埃洛石納米管中的抗菌藥物首先要從埃洛石納米管擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部，然后再?gòu)睦w維內(nèi)部擴(kuò)散至纖維表面，最后再?gòu)睦w維表面擴(kuò)散至損傷部位，從而減緩了藥物釋放的速率，緩解突釋現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)可以提高納米纖維膜的載藥量，減緩藥物釋放速率，緩解突釋現(xiàn)象；同時(shí)，纖維和埃洛石納米管負(fù)載藥物可以不同，以起到同時(shí)殺滅厭氧菌及需氧菌的作用。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明方法所制備的單層聚己內(nèi)酯-明膠(質(zhì)量比為9:1)載不同量埃洛石納米管(HNT) (1%_20%質(zhì)量比)的單層引導(dǎo)組織再生膜的相關(guān)實(shí)施效果圖，圖片中樣品的命名方式為:ΗΝΤ0表示紡絲PG/HNT納米纖維膜中含甲硝唑埃洛石納米管質(zhì)量與聚己內(nèi)酯和明膠總質(zhì)量的比為0%，HNT20表示紡絲PG/HNT納米纖維膜中埃洛石納米管質(zhì)量與聚己內(nèi)酯和明膠總質(zhì)量的比為20 %，其他樣品類推。
[0011 ] (I)是上述PG/HNT單層紡絲纖維膜SEM照片。
[0012](2)是上述PG/HNT單層紡絲纖維膜濕態(tài)下的應(yīng)力_應(yīng)變曲線，a為沿收集器旋轉(zhuǎn)方向，不添加埃洛石納米管的納米纖維膜的拉伸強(qiáng)度約為7.3MPa，添加埃洛石納米管以后材料的拉伸強(qiáng)度得到明顯改善，斷裂伸長(zhǎng)率無(wú)明顯變化。
[0013](3)是上述PG/HNT單層紡絲纖維膜水接觸角示意圖。
[0014](4)是上述PG/HNT單層紡絲纖維膜細(xì)胞增殖后相反側(cè)膜SEM照片。
[0015](5)是L929細(xì)胞在上述PG/HNT單層紡絲纖維膜上生長(zhǎng)5天時(shí)的SEM和激光共聚焦顯微鏡照片，(a) (g)HNTO, (b) (h)HNTl, (c) (i)HNT2, (d) (j)HNT5, (e) (k)HNT 10, and(f)
(1)HNT20，以及L929細(xì)胞在上述PG/HNT-MNA單層紡絲纖維膜上(m)粘附4h和(η)生長(zhǎng)不同時(shí)間的0.D值(0.D值測(cè)試使用CCK-8法)，測(cè)試結(jié)果表明隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)胞可以在材料上粘附增殖。
[0016]圖2是不同載藥方式制備的材料項(xiàng)性能測(cè)試對(duì)比圖，HNT-MNA是指按照實(shí)施例1中所述方法制備所得的載有抗菌藥物甲硝唑的埃洛石納米管，PG-MNA是指聚己內(nèi)酯/明膠納米纖維(質(zhì)量比為9:1)中直接載入抗菌藥物甲硝唑(20%的質(zhì)量比)，PG/HNT-MNA是指聚己內(nèi)酯/明膠(質(zhì)量比9:1)纖維中加入按照實(shí)施例1中所述方法制備所得的含甲硝唑的埃洛石納米管(20%的質(zhì)量比)，PG-MNA/HNT-MNA是指按照實(shí)施例4中所述方法制備得到的纖維膜，其中聚己內(nèi)酯和明膠質(zhì)量比為9:1，纖維中直接載入甲硝唑的質(zhì)量與聚己內(nèi)酯和明膠總質(zhì)量的比為20%，載有甲硝唑的埃洛石納米管與聚己內(nèi)酯和明膠總質(zhì)量的比為20%。
[0017](I)是載有MNA的HNT中MNA釋放的藥物釋放曲線。
[0018](2)是 HNT-MNA，PG-MNA, PG/HNT-MNA，PG-MNA/HNT-MNA 單層納米纖維膜浸泡在 PBS緩沖溶液中藥物釋放情況。
[0019](3)是在瓊脂板上進(jìn)行的抑菌試驗(yàn)情況:a是37°C缺氧條件下培養(yǎng)一天時(shí)，HNT-MNA, PG-MNA, PG/HNT-MNA, PG-MNA/HNT-MNA 單層納米纖維膜抑菌圈情況；b 是 HNT-MNA，PG-MNA, PG/HNT-MNA, PG-MNA/HNT-MNA單層納米纖維膜抑菌圈直徑隨時(shí)間變化的情況。
[0020](4)是細(xì)胞毒性試驗(yàn)情況:a是L929細(xì)胞分別在PG-MNA，PG/HNT-MNA, PG-MNA/HNT-MNA單層納米纖維膜浸提液中生長(zhǎng)24h，48h，72h以后的0.D值測(cè)試結(jié)果柱狀圖；b、c、d分別是L929細(xì)胞分別在空白對(duì)照和PG-MNA、PG/HNT-MNA、PG-MNA/HNT-MNA單層納米纖維膜浸提液中生長(zhǎng)72h后的細(xì)胞形態(tài)圖。
[0021 ] (5)是細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)情況:L929細(xì)胞在空白對(duì)照和PG-MNA、PG/HNT-MNA, PG-MNA/HNT-MNA單層納米纖維膜上生長(zhǎng)I天、3天、5天、7天后的0.D測(cè)試結(jié)果柱狀圖。
[0022](6) a 是 L929 細(xì)胞在是 L929 細(xì)胞在空白對(duì)照和 PG-MNA、PG/HNT-MNA, PG-MNA/HNT-MNA單層納米纖維膜上生長(zhǎng)5天后的SEM照片，b是L929細(xì)胞在是L929細(xì)胞在空白對(duì)照和PG-MNA、PG/HNT-MNA, PG-MNA/HNT-MNA單層納米纖維膜上生長(zhǎng)5天后的激光共聚焦顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)例。
[0024]實(shí)施例1
[0025]1.取4g抗菌藥物甲硝唑加入到三氟乙醇中，攪拌使其溶解以