专利名称：负载生长因子的骨修复水凝胶和纤维管复合材料制备方法
技术领域：
本发明涉及一种生物复合材料，尤其涉及一种负载生长因子的骨修复水凝胶和纤维管复合材料的制备方法。
背景技术：
自体和异体骨移植是治疗骨折和大范围骨缺陷的最常规方式，然而，这一技术有许多弊端，其中包括可用的骨移植材料有限、移植故障率高等等。通过组织工程/再生医学 (TE/RM)，研发了一些有潜力的骨移植替代品，结合生物生化和物理棚架结构，使用三维支架以支持体内装载，然而，这些棚架结构难以设计和制造高孔隙率产品，他们通常无法为受损细胞提供一个最佳的环境，从而妨碍了受损组织功能的恢复。静电纺丝纳米纤维膜，具有多项功能适合组织再生，他们的纤维直径与细胞外基质(ECM)的大小相同，规模成分(纤维直径从纳米到亚微米)和大表面积，可提高细胞附着，迁移和功能化，纳米纤维网格，已被证明可以支持成骨细胞分化和干细胞在体外再生， 并已在体内颅骨缺损模型中进行测试。虽然棚架提供了一个引导骨再生的模板，为了促进骨骼快速愈合，通常还需提供生长因子，像rhBMP-2已经被临床证明可以成功诱导成骨，促进骨愈合的，但需要大剂量， 所以需要改进配送系统，提供缓释，减低给药剂量，从而最大程度地减少并发症，降低治疗成本；海藻酸钠水凝胶，褐藻多糖衍生物，是一种被广泛用作棚架材料和运载工具的蛋白质，但是哺乳动物细胞缺乏海藻酸钠聚合物的受体，所以我们急需制备一种适合的TE/RM 促进细胞和组织再生的物质，从而开发和生产负载生长因子的用于骨修复的传递系统。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种负载生长因子的骨修复水凝胶和纤维管复合材料的制备方法。负载生长因子的骨修复水凝胶和纤维管复合材料制备方法，其步骤如下(1)配制纺丝溶液；将高分子材料溶于水或有机溶剂，配制成质量百分浓度为 10-30%的高分子溶液。(2)制备纳米纤维网状管；纺丝溶液被装在l_5mL注射器中，并在尾端连接不锈钢针头，注射器与注射泵相连，其流速为0. 5-1毫升/小时，得到的纤维用一个距离针尖 20-23cm的平面铜箔板进行收集，用13-20kv的高压来电纺3_6h，以获得的较厚的纳米纤维网状层，得到的纤维网状层在干燥箱中蒸发过夜以去除残留溶剂，用上面制得的纳米纤维网制造可植入的管状材料，从网上裁剪出一个13-19mm的矩形样品，在一些样品中，使用直径为0. 5-lmm的针来打一些间距为1. 5-2. 5mm的孔，矩形网格样品用钢芯轴缠为一个直径5-15毫米和长度10-20毫米的管，重叠的部分用UV胶固定在一起，纳米纤维网管用 50-80%的酒精冲洗两次，然后侵泡在乙醇中，带溶剂蒸发后可保证无菌，保存直到进行植入。
(3)含生长因子的海藻酸钠水凝胶的制备；用Y射线照射R6D修饰的海藻酸钠，使得聚合物分子量降低以适合用于进行体内材料，照射后的海藻酸钠使用标准的碳二亚胺化学共价连接上了 G4RGDASSP肽序列，其密度为每条聚合物链有1_3个序列，得到的 RGD-海藻酸钠过滤除菌，冻干并在室温为_20°C储存，将RGD-藻酸盐溶解于MEM得到1_3% W/V的溶液，以制备水凝胶，冻干的rhBMP-2溶解在含0. 1 %大鼠血清白蛋白的4mM盐酸中， 其终浓度为100-400mg/mL，海藻酸钠溶液与rhBMP-2溶液以5 1-8 1的比例混合，含 rhBMP-2的海藻酸钠溶液与0.2-0. 4%的硫酸钙浆15 1-25 1的比例进行交联，海藻酸钠溶液在注射器中室温保持30分钟以变为凝胶，然后转移到4°C保存。所述高分子材料所对应的溶剂分别为聚己内酯(PCL)溶于丙酮或六氟异丙醇 (HFP)和二甲基甲酰胺(DMF)的混合液；聚醋酸乙烯酯(PVAc)溶于二甲基甲酰胺(DMF)； PEO溶于水；PVA溶于水或丙酮或水和丙酮的混合液；聚乳酸(PLA)溶于二甲基甲酰胺 (DMF)或二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮的混合液；聚氨酯(PU)溶于的氯仿和乙醇的混合液。本发明采用Y射线照射降解的海藻酸钠，与粘附肽共价结合可以促进细胞附着； 通过静电纺丝制备纳米纤维管，纤维直径与细胞外基质(ECM)的大小相同，比表面积大，可提高细胞附着和迁移，适合成骨细胞分化和干细胞在体外再生；此两者组成复合材料，用注射海藻酸钠水凝胶和蛋白质静电纺丝纳米纤维网状膜可引导骨再生，促进血管的再生和修复功能，可以应做骨修复的传递系统，生产工艺简单、易于操作，可实现大规模产业化。
具体实施例方式为了加深对本发明的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详述。负载生长因子的骨修复水凝胶和纤维管复合材料制备方法，其步骤如下(1)配制纺丝溶液；将聚己内酯(PCL)溶于六氟异丙醇(HFP)和二甲基甲酰胺 (DMF)的混合液(体积比90 10)，配制成质量百分浓度为12%的高分子溶液。(2)制备纳米纤维网状管；纺丝溶液被装在3mL注射器中，并在尾端连接不锈钢针头，注射器与注射泵相连，其流速为0. 7毫升/小时。得到的纤维用一个距离针尖22cm的平面铜箔板进行收集，用15kv的高压来电纺5h，以获得的较厚的纳米纤维网状层，得到的纤维网状层在干燥箱中蒸发过夜以去除残留溶剂，用上面制得的纳米纤维网制造可植入的管状材料，从网上裁剪出一个15mm的矩形样品，在一些样品中，使用直径为Imm的针来打一些间距为2. 5mm的孔，矩形网格样品用钢芯轴缠为一个直径10毫米和长度15毫米的管，重叠的部分用UV胶固定在一起，纳米纤维网管用70%的酒精冲洗两次，然后侵泡在乙醇中， 带溶剂蒸发后可保证无菌，保存直到进行植入。(3)含生长因子的海藻酸钠水凝胶的制备；用Y射线照射RGD修饰的海藻酸钠， 使得聚合物分子量降低以适合用于进行体内材料，照射后的海藻酸钠使用标准的碳二亚胺化学共价连接上了 G4RGDASSP肽序列，其密度为每条聚合物链有2个序列，得到的RGD-海藻酸钠过滤除菌，冻干并在室温为-20°C储存，将RGD-藻酸盐溶解于MEM得到2% W/V的溶液，以制备水凝胶。冻干的rhBMP-2溶解在含0. 大鼠血清白蛋白的4mM盐酸中，其终浓度为200mg/mL，海藻酸钠溶液与rhBMP-2溶液以5 1的比例混合，含rhBMP-2的海藻酸钠溶液与0.3%的硫酸钙浆25 1的比例进行交联，海藻酸钠溶液在注射器中室温保持30 分钟以变为凝胶，然后转移到4°C保存。
权利要求
1.负载生长因子的骨修复水凝胶和纤维管复合材料制备方法，其特征在于其步骤如下(1)配制纺丝溶液；将高分子材料溶于水或有机溶剂，配制成质量百分浓度为10-30% 的高分子溶液。(2)制备纳米纤维网状管；纺丝溶液被装在l_5mL注射器中，并在尾端连接不锈钢针头，注射器与注射泵相连，其流速为0. 5-1毫升/小时，得到的纤维用一个距离针尖20-23cm 的平面铜箔板进行收集，用13_20kv的高压来电纺3-6h，以获得的较厚的纳米纤维网状层，得到的纤维网状层在干燥箱中蒸发过夜以去除残留溶剂，用上面制得的纳米纤维网制造可植入的管状材料，从网上裁剪出一个13-19mm的矩形样品，在一些样品中，使用直径为 0. 5-lmm的针来打一些间距为1. 5-2. 5mm的孔，矩形网格样品用钢芯轴缠为一个直径5_15 毫米和长度10-20毫米的管，重叠的部分用UV胶固定在一起，纳米纤维网管用50-80%的酒精冲洗两次，然后侵泡在乙醇中，带溶剂蒸发后可保证无菌，保存直到进行植入。(3)含生长因子的海藻酸钠水凝胶的制备；用Y射线照射RGD修饰的海藻酸钠，使得聚合物分子量降低以适合用于进行体内材料，照射后的海藻酸钠使用标准的碳二亚胺化学共价连接上了 G4RGDASSP肽序列，其密度为每条聚合物链有1_3个序列，得到的RGD-海藻酸钠过滤除菌，冻干并在室温为-20°C储存，将RGD-藻酸盐溶解于MEM得到1_3% W/V的溶液，以制备水凝胶，冻干的rhBMP-2溶解在含0. 大鼠血清白蛋白的4mM盐酸中，其终浓度为100-400mg/mL，海藻酸钠溶液与rhBMP-2溶液以5 1-8 1的比例混合，含rhBMP-2 的海藻酸钠溶液与0.2-0. 4%的硫酸钙浆15 1-25 1的比例进行交联，海藻酸钠溶液在注射器中室温保持30分钟以变为凝胶，然后转移到4°C保存。
2.根据权利要求1所述的负载生长因子的骨修复水凝胶和纤维管复合材料制备方法， 其特征在于所述高分子材料所对应的溶剂分别为聚己内酯溶于丙酮或六氟异丙醇和二甲基甲酰胺的混合液；聚醋酸乙烯酯溶于二甲基甲酰胺；PEO溶于水；PVA溶于水或丙酮或水和丙酮的混合液；聚乳酸溶于二甲基甲酰胺或二甲基甲酰胺和丙酮的混合液；聚氨酯溶于的氯仿和乙醇的混合液。
全文摘要
本发明公开了负载生长因子的骨修复水凝胶和纤维管复合材料制备方法，先配制纺丝溶液，将纺丝溶液装在注射器中，用高压电纺制成纳米纤维网状层，用γ射线照射RGD修饰的海藻酸钠，经过照射后，RGD-海藻酸钠过滤除菌，室温为-20℃储存，以制备水凝胶；本发明采用γ射线照射降解的海藻酸钠，与粘附肽共价结合可以促进细胞附着；通过静电纺丝制备纳米纤维管，纤维直径与细胞外基质(ECM)的大小相同，比表面积大，可提高细胞附着和迁移，适合成骨细胞分化和干细胞在体外再生；此两者组成复合材料，用注射海藻酸钠水凝胶和蛋白质静电纺丝纳米纤维网状膜可引导骨再生，促进血管的再生和修复功能，可以应做骨修复的传递系统，生产工艺简单、易于操作。
文档编号D01D5/00GK102397586SQ20111034489
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者许杉杉, 韩志超 申请人:无锡中科光远生物材料有限公司