一种用于加速骨组织生长的静电纺丝涂层材料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于加速骨组织生长的静电纺丝涂层材料的制备方法。在本发明中将羟基磷灰石(HAP)纳米颗粒与壳聚糖混合制备成不可降解的静电复合层，然后将复合层包覆到可降解的含有生长因子(rhBMP-2)的聚β-氨基酯中。同没有复合涂层的基底材料和只含有HAP或rhBMP-2的复合膜材料相比，本发明涉及的材料能够明显增加间质干细胞的变化速率和短时间内钙离子的迅速沉积，能够增强骨组织的再生能力。
【专利说明】—种用于加速骨组织生长的静电纺丝涂层材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多层涂层材料的制备方法，尤其涉及一种用于加速骨组织生长的亲骨性材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]由于移植物力学方面和消毒方面的松弛，大约10%的人工髋关节在外科手术十年后都需要进行更换，而且修复的次数会随着关节造形术的增加而增加。固定模型不会牵涉到基于聚甲基丙烯酸甲酯的骨结合剂，而是通过骨在孔状移植物上的生长将移植物直接嵌入到主体组织上。
[0003]羟基磷灰石(HAP，Ca10 (PO4) 6 (OH) 2)是一种人体硬组织(如皮层质骨和其具有很强结合力的牙齿)的基本无机组成部分，现有技术中作为整形手术和牙齿移植的涂层材料和生物高分子膜的组成部分。很多种物理涂覆过程，如等离子体喷射涂覆、溅射、和脉冲沉积已经被用来在人工材料上沉积HAP。虽然这些物理或活性化学方法的沉积速率非常高，但是由于HAP的不稳定性，这些方法很难实现对成分和结构的调控从而获得均一、稳定的涂层。等离子体沉积HAP涂层，其厚度可以达到几百个微米，但是其对力学剪切的抵抗性却很低。另外，高温过程对生物制剂，如对骨组织再生有调节作用的骨形成蛋白的嵌入，有着不可逆的破坏作用。
[0004]用层层组装(layer-by-layer, LBL)技术制备静电复合层,可以将具有卓越生物性能和力学性能的材料嵌入到特定的系统中，实现靶向细胞的生长和分化，从而使其能够组装到功能性组织单元中。存在于骨髓中的干细胞前驱体，常常被叫做间质干细胞(MSCs)，能偶分化成成骨细胞从而产生新骨。在骨组织工程的前提下，有一种具有合适信号的基底是非常重要的。这种基底能够支持骨细胞的附着，并且能够指导这些骨原细胞生长、分化和变化形成成骨细胞。将HAP嵌入到LBL结构中能够使其具有很高的骨传导性，也就是能够支持成骨细胞和骨原细胞的附着和分化，并且能够提供一种相互连接的结构，细胞能够通过这种结构进行转移和产生新的组织。在活体中，HAP的溶解会从涂层材料向周围环境组织中释放钙离子和磷酸根粒子，这两种粒子能够形成结晶的含有二氧化碳的磷酸钙，磷酸钙能够整合到骨胶体基质中。另外，混合静电膜允许人成骨蛋白(rhBMP-2)的局部引入，这种成骨蛋白能够将间质干细胞变成成骨细胞，明显增强骨组织的再生能力。在治疗过程中能够可控地从移植物的表面引入rhBMP-2能够加速骨组织的生长、具有疗效方面的优势。
【发明内容】
[0005]本发明涉及一种用于加速骨组织生长的静电纺丝涂层材料的制备方法。具体步骤如下:
[0006](I)溶液的配置:羟基磷灰石纳米颗粒的悬浮液(15~20wt% )用6倍的醋酸钠缓冲液(0.15mol / L)稀释，用0.30~0.42 μ m的醋酸纤维素膜进行消毒过滤处理，然后再醋酸钠缓冲液(4mg / mL)中体积比1:1~1:10的比例加入到壳聚糖溶液中。聚丙烯酸(PAA)和聚β-氨基酯(Poly2)浸溃液在醋酸钠缓冲液(4mg/mL)中配置，在醋酸钠缓冲液中将初始浓度为20mg / mL的rhBMP-2溶液稀释到400 μ g / mL。
[0007](2)静电膜的制备:等离子体处理的玻璃或硅基底交替地浸入到上述溶液中，制备骨传导性Chi (HAP) / PAA层，再制备可降解的Poly2/PAA/rhBMP-2 / PAA层。
[0008]本发明将羟基磷灰石(HAP)纳米颗粒与壳聚糖混合制备成不可降解的静电复合层，然后将复合层包覆到可降解的含有生长因子(rhBMP-2)的聚β_氨基酯中。本发明产品是一种多功能性的亲骨性涂层材料，同没有复合涂层的基底材料和只含有HAP或rhBMP-2的复合膜材料相比，本发明涉及的材料能够明显增加间质干细胞的变化速率和短时间内钙离子的迅速沉积。【具体实施方式】
[0009]为了加深对本发明的理解，下面结合具体实例对本发明做进一步的详述。
[0010](I)溶液的配置:羟基磷灰石纳米颗粒的悬浮液(15Wt% )用6倍的醋酸钠缓冲液(0.15mol / L)稀释，用0.4μπι的醋酸纤维素膜进行消毒过滤处理，然后再醋酸钠缓冲液(4mg / mL)中按照体积比1:1的比例加入到壳聚糖溶液中。聚丙烯酸(PAA)和聚β-氨基酯(Poly2)浸溃液在醋酸钠缓冲液(4mg / mL)中配置，在醋酸钠缓冲液中将初始浓度为20mg / mL 的 rhBMP-2 溶液稀释到 400 μ g / mL。
[0011](2)静电膜的制备:等离子体处理的玻璃或硅基底交替地浸入到上述溶液中，制备骨传导性Chi (HAP) / PAA层，再制备可降解的Poly2 / PAA / rhBMP-2 / PAA层。
【权利要求】
1.一种用于加速骨组织生长的静电纺丝涂层材料的制备方法，其步骤如下: (1)溶液的配置: 羟基磷灰石纳米颗粒的悬浮液(15~20wt% )用6倍的醋酸钠缓冲液(0.15mol / L)稀释，用0.30~0.42 μ m的醋酸纤维素膜进行消毒过滤处理，再在醋酸钠缓冲液(4mg /mL)中按照体积比1:1~1:10的比例加入到壳聚糖溶液中，聚丙烯酸(PAA)和聚β -氨基酯(Poly2)浸溃液在醋酸钠缓冲液(4mg / mL)中配置，在醋酸钠缓冲液中将初始浓度为20mg / mL 的 rhBMP-2 溶液稀释到 400 μ g / mL ； (2)静电膜的制备: 等离子体处理的玻璃或硅基底交替地浸入到上述溶液中，先制备骨传导性Chi (HAP) / PAA 层，然后制备可降解的 Poly2 / PAA / rhBMP-2 / PAA 层。
2.如权利要求1所述 的涂层材料的制备方法，其特征在于:步骤(1)所述醋酸纤维素膜的醋酸溶液与壳聚糖溶液的体积比为1:1。
【文档编号】A61L27/34GK103623463SQ201310586159
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】韩志超, 许杉杉 申请人:无锡中科光远生物材料有限公司