一種多級納米纖維復(fù)合可載藥牙周組織材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物可降解醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多級納米纖維復(fù)合可載藥牙周組織材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自1984年Rokkane首先將PGA(聚羥基乙酸)用于骨科臨床以后，生物降解可吸收材料的實(shí)驗(yàn)及臨床研究得到迅猛發(fā)展，并取得一定的成果。目前在創(chuàng)傷骨科中這類材料得到迅速發(fā)展。牙周組織處于口腔的潮濕微環(huán)境中，齦溝液的不斷滲出，牙周組織中大量的致病菌存在多種因素導(dǎo)致牙周炎的治療與創(chuàng)傷骨的治療有顯著的不同，創(chuàng)傷骨材料主要的功能是促進(jìn)骨愈合，因此，用于牙周手術(shù)的人工替代材料比創(chuàng)傷骨的材料要求更高。
[0003]在牙周手術(shù)中常用的人工替代材料有骨粉及GTR(引導(dǎo)組織再生)膜，在牙周病中，牙周組織骨缺損一旦形成，將難以恢復(fù)到原來程度，另外牙周手術(shù)后組織愈合往往是形成上皮再生愈合，這將提高牙周病的復(fù)發(fā)率。因此，如何通過牙周組織材料成功負(fù)載誘導(dǎo)材料、抑菌藥物及抗生素類藥物成分，從而促進(jìn)牙周組織骨缺損恢復(fù)，抑制牙周致病菌生長并降低牙周病的復(fù)發(fā)率，是本領(lǐng)域的研究人員需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種多級納米纖維復(fù)合可載藥牙周組織材料。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供上述多級納米纖維復(fù)合可載藥牙周組織材料的制備方法。
[0006]本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]一種多級納米纖維復(fù)合可載藥牙周組織材料，由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%?99%的聚乳酸(PLA)和1%?50%的殼聚糖(CS)形成的共混纖維、復(fù)合纖維或聚乳酸纖維/殼聚糖微球復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)成；所述的共混纖維的形式為聚乳酸纖維和殼聚糖纖維相互穿插或者層疊在一起；所述復(fù)合纖維的形式為聚乳酸纖維和殼聚糖纖維形成海島、皮芯、偏心或并列復(fù)合結(jié)構(gòu)；所述聚乳酸纖維/殼聚糖微球復(fù)合結(jié)構(gòu)的形式為殼聚糖微球以顆粒狀分布于聚乳酸纖維表面。
[0008]優(yōu)選地，所述聚乳酸的重均分子量為IX 14?9 X 10 7g/mol，殼聚糖的重均分子量為 I X 14?9X10 7g/molo
[0009]所述的多級納米纖維復(fù)合可載藥牙周組織材料還包括載藥成分，所述的載藥成分包括水溶性載藥成分或納米顆粒，所述的水溶性載藥成分負(fù)載于殼聚糖纖維或殼聚糖微球的內(nèi)部或表面；所述的納米顆粒負(fù)載于殼聚糖纖維、殼聚糖微球或聚乳酸纖維的內(nèi)部或表面。
[0010]優(yōu)選地，所述的水溶性載藥成分為纖維細(xì)胞生長因子、四環(huán)素、阿莫西林、甲硝銼、六味地黃丸、葛根素、紅芪多糖和鐵乳蛋白中的至少一種；所述的納米顆粒是指納米銀和ZnO中的至少一種。
[0011]上述多級納米纖維復(fù)合可載藥牙周組織材料的制備方法，包括以下制備步驟:
[0012]首先制備聚乳酸纖維膜或支架，然后在聚乳酸纖維膜或支架上復(fù)合殼聚糖纖維或殼聚糖微球，或同時(shí)制備聚乳酸纖維和殼聚糖纖維形成共混纖維或復(fù)合纖維，得到多級納米纖維復(fù)合可載藥牙周組織材料。
[0013]上述牙周組織材料還通過以下方法負(fù)載納米銀:納米銀去離子水懸液經(jīng)氣槍吹打均勻并超聲分散，直接滴加在材料表面，風(fēng)干，得到多級納米纖維復(fù)合負(fù)載納米銀牙周組織材料。
[0014]所述聚乳酸纖維膜或支架的制備方法如下:
[0015]將聚乳酸溶解于溶劑中，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?40%的聚乳酸溶液，然后通過靜電紡絲法、膜裂法、熔噴法、離心紡絲法、冷凍干燥法、液致分相法或閃蒸法得到聚乳酸纖維膜或支架。
[0016]優(yōu)選地，所述的溶劑是指氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、六氟異丙醇、六環(huán)戊二烯和四氫呋喃中的一種或兩種以上的混合。
[0017]所述在聚乳酸纖維膜或支架上復(fù)合殼聚糖纖維或殼聚糖微球的制備方法如下:
[0018]將殼聚糖溶解在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%?90%的乙酸、三氟乙酸、三氟乙醇和六氟異丙醇中的一種或兩種以上混合溶劑中，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?30%的殼聚糖溶液，然后通過靜電紡絲、靜電噴涂、靜電浸漬或浸漬冷凍干燥在聚乳酸纖維膜或支架表面形成殼聚糖纖維或殼聚糖微球。
[0019]所述的同時(shí)制備聚乳酸纖維和殼聚糖纖維形成共混纖維或復(fù)合纖維的制備方法如下:
[0020]將殼聚糖溶解在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%?90%的乙酸、三氟乙酸、三氟乙醇和六氟異丙醇中的一種或兩種以上混合溶劑中，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?30%的殼聚糖溶液，然后將殼聚糖溶液與聚乳酸溶液在表面活性劑的作用下得到混合乳液；再將混合乳液通過靜電紡絲法、膜裂法、熔噴法、離心紡絲法、冷凍干燥法、液致分相法或閃蒸法得到PLA/CS共混纖維或復(fù)合纖維。
[0021]所述的殼聚糖溶液在配制過程中還加入水溶性載藥成分或納米顆粒溶解并經(jīng)過分散均勻，得到殼聚糖載藥溶液。
[0022]優(yōu)選地，所述的表面活性劑是指吐溫、司盤、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纖維素(CMC)和聚丙烯酸中的一種或兩種以上的混入口 ο
[0023]優(yōu)選地，所述混合乳液的具體制備過程為:先向聚乳酸的溶劑中加入I %?10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表面活性劑，攪拌乳化形成乳化體系，然后加入殼聚糖溶液，攪拌乳化后加入聚乳酸，溶解，均化，脫泡，得到混合乳液；所述聚乳酸的溶劑是指氯仿、二氯甲燒、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、六氟異丙醇、六環(huán)戊二烯和四氫呋喃中的一種或兩種以上的混合。
[0024]本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0025](I)本發(fā)明的牙周組織材料的制備過程中，水溶性藥物可加載于殼聚糖溶液里，月旨溶性藥物可加載于PLA材料里進(jìn)行納米纖維的成型，納米顆粒如納米銀可直接噴灑到材料表面，脂溶性、水溶性及納米顆粒藥物成分均可結(jié)合到復(fù)合材料上，其對于今后添加多種藥物進(jìn)行修飾或功能改善有很大的意義，擁有廣闊的發(fā)展前景；
[0026](2)本發(fā)明的多級納米纖維復(fù)合可載藥牙周組織材料的結(jié)構(gòu)和牙周膜膠原的直徑及形態(tài)相似，有別于創(chuàng)骨材料，可用于牙周手術(shù)后促進(jìn)組織再生，提高手術(shù)療效；
[0027](3)本發(fā)明的多級納米纖維復(fù)合可載藥牙周組織材料為雙組份結(jié)構(gòu)，不利于細(xì)胞粘附的PLA與牙齦組織直接接觸；利于細(xì)胞增殖的殼聚糖與骨組織接觸，利于成骨；
[0028](4)本發(fā)明采用殼聚糖對聚乳酸進(jìn)行改性，材料彈性變低，足以維持牙周組織修復(fù)的空間，降解速度則通過改變使用PLA的分子量和調(diào)節(jié)CS的用量獲得適當(dāng)?shù)呐浔葋頋M足實(shí)際使用的要求；
[0029](5)本發(fā)明的制備方法采用多種成型技術(shù)相結(jié)合，所得產(chǎn)物有效地克服了單純靜電紡絲法所得纖維氈不均勻的缺陷。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0031]實(shí)施例1
[0032]聚乳酸(PLA，Mw= 3X10 5g/mol)真空干燥后(80°C，1h)，采用氯仿為溶劑，配制成聚乳酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 %的溶液，磁力攪拌5h，靜置脫泡4h得到PLA溶液；將配好的PLA溶液采用靜電紡絲法制備PLA膜，靜電紡絲條件為:接收板與針頭之間的距離12cm，在15kV電壓下PLA溶液以0.5ml/h的流速進(jìn)行電紡，將電紡得到的纖維膜進(jìn)行真空干燥，得到純PLA膜；殼聚糖(CS，Mw= 8X10 4g/mol)采用濃度為90%的乙酸溶劑配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的CS溶液，然后將CS溶液以0.6ml/h的流速通過靜電噴涂的方式噴到純PLA膜上，靜電噴涂過程中接收板與針頭距離為10cm，針頭與接收板間的電壓為20kV，再次真空干燥，即得到CS-PLA膜；將納米銀去離子水懸液經(jīng)氣槍吹打均勻并經(jīng)超聲分散，直接滴加在CS-PLA膜表面，風(fēng)干，得到多級納米纖維復(fù)合負(fù)載銀牙周組織材料。
[0033]本實(shí)施例所得牙周組織材料中聚乳酸的纖維直徑為300?500nm，CS以顆粒狀分布在PLA膜表面，其直徑范圍為400?800nm，其結(jié)構(gòu)為聚乳酸纖維/殼聚糖微球復(fù)合結(jié)構(gòu)；PLA纖維與牙周膜組織的膠原纖維直徑接近(膠原纖維的直徑約200?1500nm)，可以模擬牙周膜細(xì)胞生長的微環(huán)境，該結(jié)構(gòu)有別于創(chuàng)骨材料(傳統(tǒng)創(chuàng)骨材料模擬骨組織結(jié)構(gòu)，為了更好模擬骨組織，常被制備成類似松質(zhì)骨的多孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所制備的紡絲纖維結(jié)構(gòu)與牙周膜纖維接近，適宜牙周組織再生)。在本實(shí)施例所得牙周組織材料上的細(xì)胞增殖(使用來源于大鼠的骨髓基質(zhì)干細(xì)胞，編號為RAWMX-01001)明顯快于空白對照組(即細(xì)胞直接接種于細(xì)胞培養(yǎng)板)，細(xì)胞礦化實(shí)驗(yàn)(使用來源于大鼠的骨髓基質(zhì)干細(xì)胞，編號為RAWMX-01001)顯示礦化結(jié)節(jié)較為明顯。因此，本實(shí)施例所得牙周組織材料可以滿足誘導(dǎo)牙周組織生長的要求。
[0034]實(shí)施例2
[0035]聚乳酸(PLA，MW= 9X107g/mol)真空干燥后(80°C，1h)，采用氯仿:二甲基甲酰胺重量比為1:1的混合溶劑為溶劑，配制成聚乳酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%的溶液，攪拌5h，靜置脫泡4h得到PLA溶液；將配好的PLA溶液采用靜電紡絲法制備PLA膜，靜電紡絲條件為:接收板與針頭之間的距離12cm，在15kV電壓下PLA溶液以0.5ml/h的流速進(jìn)行電紡，將電紡得到的纖維膜進(jìn)行真空干燥，得到純PLA膜；殼聚糖(CS Mw= 7X10 4g/mol)采用90%的六氟異丙醇:三氟乙酸(1:1)配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的CS溶液，然后將CS溶液以0.6ml/h的流速通過靜電噴涂的方式噴到純PLA膜的兩面，靜電噴涂過程中接收板與針頭之間的距離10cm，針頭與接收板之間的電壓為20kV，所得樣品真空干燥，即得CS-PLA復(fù)合膜，該復(fù)合膜結(jié)構(gòu)為三明治結(jié)構(gòu)，其中CS在PLA的兩側(cè)，以PLA為中間層；將納米