一種高強(qiáng)度的組織再生膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，涉及一種高強(qiáng)度的組織再生膜及其制備方法，該 材料可用于誘導(dǎo)牙周組織再生或誘導(dǎo)骨組織再生。
【背景技術(shù)】
[0002] 引導(dǎo)組織再生（Guide Tissue Regeneration，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病損區(qū)與周?chē)M織隔離，創(chuàng)造 一個(gè)相對(duì)封閉的組織環(huán)境，從而使特定組織的再生功能得到最大程度的發(fā)揮。該技術(shù)最初 用于牙周病治療的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研宄，隨后又被用于促進(jìn)骨組織的修復(fù)、再生（即誘導(dǎo) 骨組織再生技術(shù)，Guide Bone Regeneration，GBR)。它的應(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。GTR膜材料可分為 可吸收性和不可吸收性膜兩大類(可吸收性GTR膜材料的研宄現(xiàn)狀與進(jìn)展中國(guó)口腔種植學(xué) 雜志，2002年3月第7卷第1期)。它們都具有細(xì)胞阻隔和引導(dǎo)特定組織再生的功能。然 而，不可吸收性膜不能自行降解，需二次手術(shù)去除；且細(xì)胞親和性差，易導(dǎo)致傷口裂開(kāi)，膜 早期暴露，影響傷口的愈合。
[0003] 因此認(rèn)為治療牙周病的GTR膜至少得保持其結(jié)構(gòu)3~4周，應(yīng)用于骨缺損修復(fù)的 理想膜材料，其降解時(shí)間應(yīng)為4個(gè)月左右。若膜保存的時(shí)間短于骨形成的生理周期，骨再生 的質(zhì)量將受到影響一種理想的GTR膜材料就應(yīng)當(dāng)是在適當(dāng)?shù)慕M織愈合過(guò)程中或結(jié)束后能 自行降解吸收、且其產(chǎn)物對(duì)機(jī)體無(wú)害的物質(zhì)。
[0004] 不可吸收膜主要有鈦膜、聚四氟乙烯膜，由于需要二次手術(shù)去除，現(xiàn)在臨床上已經(jīng) 被淘汰。可吸收性GTR膜材料主要有兩類：一類是可生物降解的合成高分子材料，另一類是 天然生物材料制成的膠原膜。
[0005] 合成高分子聚合物膜，通常由聚乳酸、聚氨基甲酸酯、Polyglatin-910、PCL等組 成，由于存在降解吸收慢，與組織修復(fù)速度不匹配，并且帖附性不佳手術(shù)操作不方便等原 因，臨床上已經(jīng)大幅減少了使用。膠原膜有以動(dòng)物組織為原料制成的膠原膜和以同種異體 組織制成凍干骨膜等?，F(xiàn)在臨床應(yīng)用最多的是瑞士 Geistlich公司生產(chǎn)的BIO-GIDE膜，是 通過(guò)以豬皮為原材料，它是將豬膠原經(jīng)過(guò)加工合成，達(dá)到高度純化后制成的具有致密結(jié)構(gòu) 的雙層生物膜?？拷?chē)M織面的纖維排列致密，具有良好的細(xì)胞阻隔作用；緊貼骨缺 損區(qū)纖維排列疏松，有較多的孔隙，起到穩(wěn)定血凝塊的作用并有利于骨細(xì)胞與膜結(jié)合。 該膜的組織相容性好、抗原性低、韌性強(qiáng)、易于操作，降解時(shí)間為4~6個(gè)月，具有良好的 引導(dǎo)組織再生能力，是目前最受歡迎的GTR膜材料。煙臺(tái)正海生物公司董群等申請(qǐng)的公 布號(hào)CN1775189 -種脫細(xì)胞真皮基質(zhì)及其制備方法，是通過(guò)以牛皮等為原料，用去污劑、氫 氧化鈉浸泡等工藝制備成的真皮脫細(xì)胞基質(zhì)。
[0006] 脫細(xì)胞基質(zhì)材料的共同特點(diǎn)是，沒(méi)有通過(guò)酶解消化，未取出異體或異種膠原的端 肽，因此無(wú)法徹底去除材料的免疫原性，造成材料植入人體時(shí)，會(huì)有一定的免疫排斥反應(yīng)。
[0007] 對(duì)于現(xiàn)有材料及其制作工藝，亟待解決的問(wèn)題有：脫細(xì)胞基質(zhì)材料無(wú)法使用膠原 的酶切工藝，無(wú)法徹底去除膠原的端肽，也就無(wú)法取出異種或異體材料的免疫原性，造成植 入體內(nèi)有免疫排斥反應(yīng)。國(guó)內(nèi)專利公開(kāi)號(hào)CN102716517A號(hào)佘振定以I型膠原蛋白或透明 質(zhì)酸鈉為原料，通過(guò)溶解、凍干等傳統(tǒng)工藝制作出的膠原膜或膠原/透明質(zhì)酸鈉復(fù)合膜，雖 然去除膠原材料的免疫原性，但是材料力學(xué)性能差，斷裂拉伸強(qiáng)度僅達(dá)到10~20MPa，植入過(guò) 程中無(wú)法使用縫合線與組織進(jìn)行縫合，并且為了延長(zhǎng)降解時(shí)間，需要使用戊二醛等交聯(lián)劑 進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，這樣就增加化學(xué)試劑殘留毒性的風(fēng)險(xiǎn)，而且透明質(zhì)酸鈉材料無(wú)法耐受 高劑量的C〇60輻照滅菌，在C〇60輻照滅菌后，材料的力學(xué)強(qiáng)度大幅下降，無(wú)法滿足手術(shù)縫 合的要求。為了增加材料強(qiáng)度，該組織再生膜的增加了致密層和疏松層的厚度，致密層厚度 為0. 3-1毫米，疏松層厚度1-2毫米，在使用時(shí)吸水后，材料厚度達(dá)到3毫米以上，甚至超過(guò) 5毫米，這一特點(diǎn)造成組織腫脹影響組織修復(fù)效果，同時(shí)附圖6顯示疏松層呈海綿狀。國(guó)內(nèi) 專利公開(kāi)號(hào)CN103191085A號(hào)佘振定等以膠原和可降解高分子網(wǎng)為材料，制備的含致密層 和疏松層的復(fù)合再生膜，為了增加致密層膠原膜的強(qiáng)度，引入了可降解高分子材料，這會(huì)降 低材料的組織相容性，而且致密層厚度為〇. 5-2毫米，吸水后依然會(huì)因?yàn)楹穸冗^(guò)厚影響臨 床效果。因此，臨床上急需一種無(wú)免疫原性、厚度薄、力學(xué)性能優(yōu)良且降解速度慢的引導(dǎo)組 織再生膜產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明針對(duì)以上產(chǎn)品的缺陷，目的在于提供一種高強(qiáng)度的組織再生膜及其制備方 法，該再生膜吸水后，變得柔軟，且具有很好的組織帖附性，可以對(duì)折、彎曲等操作貼附在任 意形狀的組織表面，而且材料厚度很薄，同時(shí)能保持很高的斷裂拉伸強(qiáng)度，解決了材料無(wú)法 與組織縫合、降解速度過(guò)快、膠原膜吸水后厚度過(guò)厚引起組織腫脹等問(wèn)題，并且不需要凍干 機(jī)等大型生產(chǎn)設(shè)備，易于生產(chǎn)推廣。
[0009] 本發(fā)明一種高強(qiáng)度的組織再生膜，包括致密層和疏松層，其特征在于： 一種組織再生膜，包括致密層和疏松層，其特征在于： 所述的致密層包括I型膠原或I型膠原蛋白復(fù)合III型膠原蛋白，組成該致密層的 膠原分子具有一致的有序排列的膠原纖維取向，能夠使用縫合線進(jìn)行縫合操作，厚度為 0. 02-0. 3mm ； 所述的疏松層是包括I型膠原復(fù)合III型膠原，或包括I型膠原蛋白復(fù)合一定量的鈣 鹽，或包括I型膠原復(fù)合III膠原同時(shí)復(fù)合一定量的鈣鹽，厚度為0.0 l-Imm ; 疏松層和致密層在成型的過(guò)程中緊密的結(jié)合在一起。
[0010] 如上所述的一種組織再生膜，其特征在于，該再生膜吸水后可自由彎曲和折疊，吸 水后的濕態(tài)抗張強(qiáng)度可達(dá)40MPa以上，使用時(shí)能夠使用縫合線進(jìn)行縫合操作。
[0011] 如上所述的一種組織再生膜，其特征在于：所述的致密層、疏松層包括I型膠原復(fù) 合III型膠原時(shí)，I型膠原與III型膠原的重量比例范圍為9:1~1:9 ;所述的疏松層包括膠 原蛋白復(fù)合一定量的鈣鹽組成時(shí)，膠原與鈣鹽的重量比例范圍1〇:1~1:2 ;疏松層呈白色或 微黃色纖維狀，含有氣泡造成的空隙，與致密層緊密結(jié)合；致密層相對(duì)疏松層更為致密，無(wú) 微孔存在，表面光滑，呈白色或微黃色，半透明。
[0012] 如上所述的一種組織再生膜，其特征在于，致密層中的膠原蛋白是分子取向的，通 過(guò)梯度透析過(guò)程，分子重新變成有序排列的結(jié)構(gòu)。
[0013] 如上所述的一種組織再生膜，其特征在于，致密層也包括II型膠原蛋白。
[0014] 如上所述的一種組織再生膜，其特征在于：所述的I型膠原蛋白為提取自牛跟腱 或豬跟腱的天然膠原或重組人類I型膠原蛋白中的至少一種；所述的III型膠原蛋白為提 取自牛皮或豬皮的天然膠原或重組人類III型膠原蛋白中的至少一種；所述的鈣鹽為羥基 磷灰石、β -磷酸三鈣、磷酸八鈣、磷酸四鈣、羥基磷酸鈣、碳酸鈣中的一種或多種，顆粒度為 納米或微米級(jí)。
[0015] 如上所述的一種組織再生膜，其特征在于由以下步驟制得： 步驟Sl、I型膠原蛋白凝膠或I型和III型膠原蛋白混合凝膠的制備，具體包括： 步驟S1-1、將一定量的I型膠原蛋白，或者I型和III型膠原混合，溶解在醋酸、鹽酸、 硝酸或檸檬酸中的一種，制備成膠原的酸溶液，膠原質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 1-2% ;其中若為若為I型 膠原與III膠原的混合溶液，則I型膠原與III型膠原的重量比例范圍為9:1~1:9 ; 步驟S1-2、將步驟Sl-I中所得膠原酸溶液裝入透析袋中，將透析袋端口密封，采用梯 度透析的方法進(jìn)行透析； 步驟S1-3、步驟S1-2中所述的梯度透析，所使用的參數(shù)為：pH=l-3. 5酸溶液透析2~7 天，溫度為1~25°C，每天更換透析液1~10次； 步驟S1-4、步驟S1-3中所述的梯度透析，所使用的參數(shù)為：pH=3. 5~6的酸溶液透析 2~7天，溫度為1~25°C，每天更換透析液1~10次； 步驟S1-5、步驟S1-4中所述的梯度透析，所使用的參數(shù)為：使用中性的純化水透析1~7 天，溫度為1~25°C，每天更換透析液1~10次，梯度透析完成后，可得均一穩(wěn)定的膠原蛋白凝 膠· 步驟S