基于聚合物prgd的复合膜材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于聚合物PRGD的复合膜材料及其制备方法，将聚乳酸、聚合物PRGD、改性纳米羟基磷灰石按比例加入二氯甲烷共混至均匀，在室温下搅拌，然后在聚四氟乙烯模具中成膜得到基于聚合物PRGD的复合膜材料。本发明有益的技术效果在于：1、本发明复合膜材料首先通过两步法引入RGD制备PRGD，提高了材料的细胞粘附性，使细胞能够更好的在材料上生长；2、本发明复合膜材料中的纳米羟基磷灰石具有很好的生物相容性和亲水性，同时可以中和材料降解过程中的酸性产物，避免材料降解过程中产生炎性反应。
【专利说明】基于聚合物PRGD的复合膜材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物及纳米复合材料领域，尤其是涉及一种基于聚合物PRGD的复合膜材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在生物医用材料研究领域中，尤其在组织工程、药物缓释载体和神经修复材料方面，非降解性材料由于存在毒性较大、体内排出难，需要二次手术等缺点，逐渐趋于淘汰。而备受关注的是生物可降解高分子材料。这类材料在生物体内可通过水解或酶解过程降解成小分子物质，这些小分子往往能通过机体自身代谢被转化、吸收、排出，尽可能不对机体产生毒副作用。在众多的有机材料中，由于聚乳酸具有良好的生物相容性、可降解性、生物可吸收性和机械性能，广泛应用于组织工程、药物缓释载体和神经修复材料等领域。同时由于聚乳酸细胞粘附性不好，降解过程中会产生酸性产物，限制了其在生物材料中的应用。因此对聚乳酸进行改性，在聚乳酸分子链上引入粘附性多肽，增强其生物亲和性，以及中和酸性降解产物成了克服上述问题的重点。
[0003]聚乳酸分子链上，只有链端含有羟基和羧基外，侧链上为大量甲基，缺乏反应活性基团，因此在聚乳酸侧链上接枝马来酸酐，增加羧基含量，再引入生物活性分子多肽，利于细胞的粘附和生长，达到构建仿生聚乳酸基材料的目的。
[0004]粘性多肽(RGD)是最小的氨基酸序列，能与整合素蛋白特异性结合，有效地促进细胞对生物材料的粘附，因此将RGD接枝到聚乳酸分子链中，可以很好地提高材料的生物活性，增强细胞的黏附性能；纳米羟基磷灰石(n-HAP)具有良好的生物相容性，可以中和聚乳酸降解产生的酸性产物，因此将其对聚乳酸材料进行复合，可以解决酸性产物带来的炎性反应。因此可用粘附性多肽(RGD)和改性纳米羟基磷灰石(n-KHAP)对聚乳酸进行改性，得到一种综合性能优异的生物复合膜材料。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种基于聚合物PRGD的复合膜材料及其制备方法。
[0006]本发明的解决上述技术问题所采用的技术方案如下:基于聚合物PRGD的复合膜材料，其包括改性纳米羟基磷灰石(n-KHAP) 0.05-0.15、聚合物PRGD 0.5、聚乳酸0.5，以重量份计。
[0007]按上述方案，所述的聚合物PRGD的制备方法为:
[0008]I)以聚乳酸(PDLLA)、马来酸酐(MA)为原料，过氧化二苯甲酰(BPO)为引发剂，二氯甲烷为溶剂，于室温下混合均匀，然后真空干燥除去溶剂，接着升温至80-100°C，通氮气反应5-15h，用二氯甲烷-无水乙醇体系溶解提纯得到产物A ；
[0009]2)将产物A溶于二氯甲烷中形成A溶液，取多肽缩合剂溶于二氯甲烷中，搅拌状态下将其加入A溶液，调节pH，冰水浴下反应半小时，使羧基充分活化；然后加入溶于二甲基亚砜的RGD多肽溶液，将上述混合物在5°C以下搅拌反应5h，停止反应；将反应液滴入过量蒸馏水中，收集体系中的膜状沉淀物，并用蒸馏水洗涤，然后真空干燥至恒重得到聚合物P腳。
[0010]按上述方案，所述马来酸酐的质量是聚乳酸的5% -20%，过氧化二苯甲酰的质量为马来酸酐的3% -5%。
[0011]按上述方案，所述多肽缩合剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDCI)/1-羟基苯并三唑(HOBT)的混合液。
[0012]按上述方案，步骤2)所述调节pH是采用三乙胺调节pH至7-8。
[0013]按上述方案，所述的改性纳米羟基磷灰石的制备方法是:在乙醇和去离子水的混合溶液中加入Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)，然后加入纳米羟基磷灰石，用氨水调节PH9-10，反应3-4h，过滤回收固体物质，置于烘箱中加热，然后再将固体物质用无水乙醇洗涤，所得物质冷冻干燥，得到表面含有氨基的改性纳米羟基磷灰石。
[0014]所述的基于聚合物PRGD的复合膜材料的制备方法，其特征在于将聚乳酸、聚合物PRGD、改性纳米羟基磷灰石按比例加入二氯甲烷共混至均匀，在室温下搅拌5h，然后在聚四氟乙烯模具中成膜得到基于聚合物PRGD的复合膜材料，所述各组分以重量份计改性纳米羟基磷灰石(n-KHAP) 0.05-0.15、聚合物PRGD 0.5、聚乳酸0.5。
[0015]本发明首先在聚乳酸分子链上接枝马来酸酐，然后与RGD上的氨基发生缩合反应引入RGD多肽，增强了聚乳酸的生物相容性和生物活性；制备双亲偶联剂改性的纳米羟基磷灰石(n-KHAP)，并与TOLLA、PRGD复合，制备出综合性能优异的生物复合膜材料。
[0016]本发明有益的技术效果在于:
[0017]1、本发明复合膜材料首先通过两步法引入RGD制备PRGD，提高了材料的细胞粘附性，使细胞能够更好的在材料上生长；
[0018]2、本发明复合膜材料中的纳米羟基磷灰石具有很好的生物相容性和亲水性，同时可以中和材料降解过程中的酸性产物，避免材料降解过程中产生炎性反应。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为实施例1中聚合物TOLLA、PRGD的红外图谱；
[0020]图2为实施例1中复合膜的水接触角图片；
[0021 ] 图3为实施例1中复合膜的SEM图片；
[0022]图4为实施例1中细胞在复合膜上生长的SEM图片。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细的描述，但是此说明不会构成对本发明的限制。
[0024]实施例1
[0025](I)称取Ig聚乳酸(PDLLA) ,0.1g马来酸酐(MA)，4mg过氧化二苯甲酰(BPO)于适量二氯甲烷中室温下混合均匀，放入真空干燥箱中室温下干燥除去溶剂至恒重，接着在氮气保护下升温至90°C，反应1h后冷却到室温得到粗产品，用二氯甲烷-无水乙醇体系溶解提纯得到产物A ；
[0026](2)称取1mg黏附肽(Rffl))溶于1ml 二甲基亚砜(DMSO)中得到RGD溶液；称取0.12g 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDCI)和0.1gl-羟基苯并三唑(HOBT)溶于二氯甲烷得到缩合剂溶液；
[0027](3)称取Ig产物A溶于二氯甲烷中形成A溶液，取步骤(2)得到的缩合剂溶液，搅拌状态下将其加入A溶液，用三乙胺调节pH为7，冰水浴下反应半小时，使羧基充分活化；然后加入溶于二甲基亚砜的RGD多肽溶液，将上述混合物在5°C以下搅拌反应5h，停止反应；将反应液滴入过量蒸馏水中，收集体系中的膜状沉淀物，并用蒸馏水洗涤，然后真空干燥至恒重得到聚合物PRGD ；
[0028](4)在乙醇和去离子水的混合溶液(体积比为9:1，单位mL)中加入Y -氨丙基三乙氧基娃烧(KH-550),室温搅拌30min,然后加入纳米轻基磷灰石,超声3min,室温下搅拌3h，然后用氨水调节pH至9-10，继续反应3-4h，过滤回收固体物质，室温晾干,将固体物质置于130度烘箱中加热1.5小时，然后再将固体物质用无水乙醇洗涤5次，除去没有键合在n-HAP表面的硅烷偶联剂，最后将所得物质冷冻干燥，得到表面含有氨基的改性纳米羟基磷灰石(n-KHAP)；
[0029](5)将0.5g聚乳酸(PDLLA)、0.5g步骤(3)得到的聚合物PR⑶、0.05g步骤(4)得到的改性纳米羟基磷灰石(n-KHAP)加入30mL二氯甲烷混合至均匀，在室温下搅拌5h，然后在聚四氟乙烯模具中成膜得到n-KHAP/PRGD/PDLLA复合膜材料。
[0030]按照上述条件所形成的聚合物PRGD的红外光谱图见图1，从图1可以看出PRGD不同于TOLLA的特征吸收峰位置。按照上述条件所形成的复合膜n-KHAP/PRGD/PDLLA的接触角、表面形貌和细胞在复合膜上的生长状态分别见图2、3、4。从图2可以看出复合膜明显的亲水性；从图3可以看出复合膜表面含有微孔，利于细胞的生长；从图4可以看出细胞在膜上生长状态良好。
[0031]实施例2
[0032](I)称取Ig聚乳酸(PDLLA)、0.05g马来酸酐(MA)，2mg过氧化二苯甲酰(BPO)溶于适量二氯甲烷中室温下混合均匀，放入真空干燥箱中室温下干燥除去溶剂至恒重，接着在氮气保护下升温至80°C，反应5h后冷却到室温得到粗产品，用二氯甲烷-无水乙醇体系溶解提纯得到产物A ；
[0033](2)称取1mg黏附肽(RGD)溶于1ml 二甲基亚砜(DMSO)中得到RGD溶液；称取0.12g 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDCI)和0.1g 1-羟基苯并三唑(HOBT)溶于二氯甲烷得到缩合剂溶液；
[0034](3)称取Ig A溶于二氯甲烷中形成A溶液，取步骤(2)得到的缩合剂溶液，搅拌状态下将其加入A溶液，用三乙胺调节pH为8，冰水浴下反应半小时，使羧基充分活化；然后加入溶于二甲基亚砜的RGD多肽溶液，将上述混合物在5°C以下搅拌反应5h，停止反应；将反应液滴入过量蒸馏水中，收集体系中的膜状沉淀物，并用蒸馏水洗涤，然后真空干燥至恒重得到聚合物PRGD ；
[0035](4)在乙醇和去离子水的混合溶液(体积比为9:1，单位mL)中加入Y -氨丙基三乙氧基娃烧(KH-550),室温搅拌30min,然后加入纳米轻基磷灰石,超声3min,室温下搅拌3h，然后用氨水调节pH至9-10，继续反应3-4h，过滤回收固体物质，室温晾干，将固体物质置于130度烘箱中加热1.5小时，然后再将固体物质用无水乙醇洗涤5次，除去没有键合在n-HAP表面的硅烷偶联剂，最后将所得物质冷冻干燥，得到表面含有氨基的改性纳米羟基磷灰石(n-KHAP)；
[0036](5)将0.5g聚乳酸(PDLLA)、0.5g步骤(3)得到的PR⑶、0.1g步骤(4)得到的改性纳米羟基磷灰石(n-KHAP)加入30mL二氯甲烷中混合至均匀，在室温下搅拌5h，然后在聚四氟乙烯模具中成膜得到n-KHAP/PRGD/PDLLA复合膜材料。
[0037]实施例3
[0038](I)称取Ig聚乳酸(PDLLA)、0.2g马来酸酐(MA)，6mg过氧化二苯甲酰(BPO)溶于适量二氯甲烷中室温下混合均匀，放入真空干燥箱中室温下干燥除去溶剂至恒重，接着在氮气保护下升温至100°c，反应15h后冷却到室温得到粗产品，用二氯甲烷-无水乙醇体系溶解提纯得到产物A ；
[0039](2)称取1mg黏附肽(RO))溶于1ml 二甲基亚砜(DMSO)得到RGD溶液；称取0.12gl-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDCI)和0.1g 1-羟基苯并三唑(HOBT)溶于二氯甲烷得到缩合剂溶液；
[0040](3)称取Ig A溶于二氯甲烷中形成A溶液，取步骤(2)得到的缩合剂溶液，搅拌状态下将其加入A溶液，用三乙胺调节pH为7.5，冰水浴下反应半小时，使羧基充分活化；然后加入溶于二甲基亚砜的RGD多肽溶液，将上述混合物在5°C以下搅拌反应5h，停止反应；将反应液滴入过量蒸馏水中，收集体系中的膜状沉淀物，并用蒸馏水洗涤，然后真空干燥至恒重得到聚合物PRGD ；
[0041](4)在乙醇和去离子水的混合溶液(体积比为9:1，单位mL)中加入Y -氨丙基三乙氧基娃烧(KH-550),室温搅拌30min,然后加入纳米轻基磷灰石,超声3min,室温下搅拌3h，然后用氨水调节pH至9-10，继续反应3-4h，过滤回收固体物质，室温晾干，将固体物质置于130度烘箱中加热1.5小时，然后再将固体物质用无水乙醇洗涤5次，除去没有键合在n-HAP表面的硅烷偶联剂，最后将所得物质冷冻干燥，得到表面含有氨基的改性纳米羟基磷灰石(n-KHAP)；
[0042](5)将0.5g聚乳酸(PDLLA)、0.5g步骤(3)得到的PR⑶、0.15g步骤(4)得到的改性纳米羟基磷灰石(n-KHAP)加入30mL二氯甲烷中混合至均匀，在室温下搅拌5h，然后在聚四氟乙烯模具中成膜得到n-KHAP/PRGD/PDLLA复合膜材料。
【权利要求】
1.基于聚合物PRGD的复合膜材料，其包括改性纳米羟基磷灰石(n-KHAP)0.05-0.15、聚合物PRGD 0.5、聚乳酸0.5，以重量份计。
2.按权利要求1所述的基于聚合物PRGD的复合膜材料，其特征在于所述的聚合物PRGD的制备方法为: 1)以聚乳酸、马来酸酐为原料，过氧化二苯甲酰为引发剂，二氯甲烷为溶剂，于室温下混合均匀，然后真空干燥除去溶剂，接着升温至80-10(TC，通氮气反应5-15h，用二氯甲烷-无水乙醇体系溶解提纯得到产物A ； 2)将产物A溶于二氯甲烷中形成A溶液，取多肽缩合剂溶于二氯甲烷中，搅拌状态下将其加入A溶液，调节pH，冰水浴下反应半小时，使羧基充分活化；然后加入溶于二甲基亚砜的RGD多肽溶液,将上述混合物在5°C以下搅拌反应5h,停止反应；将反应液滴入过量蒸懼水中，收集体系中的膜状沉淀物，并用蒸馏水洗涤，然后真空干燥至恒重得到聚合物PRGD。
3.根据权利要求2所述的基于聚合物PRGD的复合膜材料，其特征在于所述马来酸酐的质量是聚乳酸的5% -20%，过氧化二苯甲酰的质量为马来酸酐的3% -5%。
4.根据权利要求2所述的基于聚合物PRGD的复合膜材料，其特征在于所述多肽缩合剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐/1-羟基苯并三唑的混合液。
5.根据权利要求1所述的基于聚合物PRGD的复合膜材料，其特征在于步骤2)所述调节PH是采用三乙胺调节pH至7-8。
6.根据权利要求1所述的基于聚合物PRGD的复合膜材料，其特征在于所述的改性纳米羟基磷灰石的制备方法是:在乙醇和去离子水的混合溶液中加入Y-氨丙基三乙氧基硅烷，然后加入纳米羟基磷灰石，用氨水调节PH9-10，反应3-4h，过滤回收固体物质，置于烘箱中加热，然后再将固体物质用无水乙醇洗涤，所得物质冷冻干燥，得到表面含有氨基的改性纳米羟基磷灰石。
7.权利要求1所述的基于聚合物PRGD的复合膜材料的制备方法，其特征在于将聚乳酸、聚合物PRGD、改性纳米羟基磷灰石按比例加入二氯甲烷共混至均匀，在室温下搅拌5h，然后在聚四氟乙烯模具中成膜得到基于聚合物PRGD的复合膜材料，所述各组分以重量份计改性纳米羟基磷灰石(n-KHAP)0.05-0.15、聚合物PRGD 0.5、聚乳酸0.5。
【文档编号】C08K3/32GK104327293SQ201410670608
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】王友法, 班莹莹 申请人:武汉理工大学