專利名稱：一種引導骨組織再生的復合膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及屬于高分子生物醫用材料領域，具體涉及一種表面功能化的引導骨組織再生復合膜及其制備方法。
背景技術：
引導組織再生(guided tissue regeneration, GTR)的概念首先由Nyman等提出，它是指依靠機械屏障等作用，選擇性地引導細胞向受損傷的部位附著、增殖，達到組織修復的目的。引導組織再生是80年代在體外、體內及臨床實驗研究的基礎上發展起來的一項促進組織再生性愈合的理論和技術。由此，醫用引導組織再生材料作為一種具有引導組織再生功能的新材料在臨床醫學中將發揮很大的作用，其開發研究正在引起材料和醫學界的高度重視。醫用引導組織再 生材料可分為生物可降解和不可降解材料兩大類。七十年代后期八十年代初期，Nyman, Gottlow及Becket等人相繼對不可降解材料聚縮醒、聚四氟乙烯(PTFE)、硅酮膜等進行了研究，這類材料雖然與組織有較好的生物相容性，但因不能被組織吸收，需要二次手術取出材料，增加了創傷機會，難以被患者接受，臨床效果也不十分理想。生物可降解材料是目前研究較多的一類材料。由于生物可降解材料選擇性地引導組織在受損部位再生后，材料可完全降解或被組織吸收，手術方便且不需要二次手術取出材料，減少了患者的痛苦，是一類較理想很有前景的材料。生物可降解材料按來源不同可分為人工合成高分子聚合物和天然高分子聚合物兩大類。合成高分子聚合物包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)及PGA和PLA的共聚物(PLGA)、聚碳酸酯等。天然高分子常用的有膠原，殼聚糖，纖維粘連蛋白等。人工合成高分子聚合物一般具有優異的力學性能，較長的降解時間，但是生物活性不足；天然聚合物往往具有較佳的生物活性，能促進細胞粘附，增殖，然而往往力學強度不足，降解過快。
發明內容
發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種表面功能化的引導骨組織再生復合膜及其制備方法。技術方案:為實現上述目的，本發明提供了本發明一種引導骨組織再生的復合膜，一種引導骨組織再生的復合膜，包括基底層、中間改性層以及功能化表層；所述基底層為PLGA膜，所述中間改性層是由多巴胺經聚合形成聚多巴胺并吸附至PLGA膜表面形成，所述功能化表層是由I型膠原及膠原/殼聚糖混合物與聚多巴胺中的活躍基團反應形成，如-NH2, -C00H, -OH 等。優選地，所述基底層中的PLGA膜的厚度為10(Γ300微米。優選地，所述I型膠原為鼠尾肌腱I型膠原。通過將本發明中的復合膜覆蓋在骨缺損區，使功能化表層面向骨缺損腔，基底層中的PLGA膜朝向軟組織面，利用其屏障作用，阻擋生長較快的軟組織長入骨缺損區，并選擇性地引導成骨細胞向受損傷的部位附著、增殖，達到組織修復的目的。本發明還提供了一種引導骨組織再生的復合膜的制備方法，其制備步驟包括如下:
(1)稱取PLGA，將其溶于氯仿中，制得濃度為lg/10mflg/20ml的PLGA氯仿溶液；
(2)將步驟(I)中制得的PLGA氯仿溶液倒入聚四氟乙烯中器皿中，經過梯度升溫將溶劑徹底揮發，使PLGA膜形成在聚四氟乙烯中器皿底中；
(3)稱取鹽酸多巴胺，將其溶于10.5mmol/ri3.5mmol/L的Tris緩沖液中，制得濃度為
2.2 mg/ml 2.5 mg/ml 的溶液；
(4)將步驟(2)中所得PLGA膜豎直浸入步驟(3)中所制得的多巴胺溶液中，2Γ30小時取出用10.5mmol/L 13.5mmol/L的Tris緩沖液漂洗2 5次后干燥；
(5)將I型膠原、殼聚糖分別溶于0.05mol/L^0.08mol/L的醋酸溶液中，制成濃度
5.2mg/mL 5.8mg/mL的溶液，將這兩種溶液分別按I型膠原醋酸溶液:殼聚糖醋酸溶液=4:1、2:1、1:1的體積比充分混合；
(6)將步驟(5)中所制得的混合溶液分別傾倒在步驟(4)所得的經多巴胺修飾的PLGA表面，在無菌的環境下室溫通風干燥；
(7)將步驟(6)所得膜無菌去離子水漂洗至中性，無菌條件下徹底干燥。作為優選，所述步驟(2 )中將PLGA氯仿溶液倒入聚四氟乙烯中器皿中后，迅速轉移至4°C層流柜中，8 10小時后取出，在室溫下放置2Γ72小時，再轉移至烘箱中旋轉2Γ72小時。本發明中，PLGA分子量為100000，LA:GA (乳酸:羥基乙酸)=75:25，特性粘度為0.72 dL/g ;多巴胺為鹽酸多巴胺形式，分子量189.64，純度彡98.0%，殼聚糖分子量100000,95%脫乙酰度。本發明中制備的可降解引導骨組織再生膜利用不同來源的可降解材料的優缺點，設計了一種以PLGA為基底，I型膠原/殼聚糖為表面改性層的復合結構的膜。PLGA固有的惰性疏水性質并不利于表面活性基團的嫁接，所以在本發明中應用多巴胺(DOPA)自聚合并能吸附于合成高分子材料表面，形成共價結合的特性預先對PLGA膜表面改性，從而改善PLGA膜表面的固有惰性，使得膠原/殼聚糖與PLGA結合為一個功能整體。本發明所制備的引導膜以人工合成高分子聚合物為基底材料，通過表面修飾后，嫁接天然聚合物對其表面經功能活化，經功能化改性后的膜表面具備了原合成聚合物沒有的納米結構和活性基團，大大增加了成骨細胞親和力，有效促進了細胞的粘附，增殖，合成高分子聚合物作為基底，提供了較高的力學強度和可控的降解性能，其表面的預先修飾使得嫁接的天然聚合物得以與基底牢固結合。有益效果:本發明制備的引導骨組織再生膜以PLGA為基底，以膠原和殼聚糖為功能基團嫁接在PLGA表面，使本發明制備的復合膜兼具優異的力學性能和生物活性，并且預先利用多巴胺自聚合且能吸附于材料表面的特性對PLGA進行表面修飾，使得天然聚合物與PLGA牢固結合，避免了以往該領域制備同類復合材料時僅將不同成分材料簡單混合所造成的界面結合不穩定的問題，經衰減全反射紅外及掃描電鏡表征證明，天然聚合物改性后在復合物膜表面成功嫁接了功能活性基團，并使其具備了特殊的納米形貌。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作更進一步的說明。實施例1:
一種引導骨組織再生的復合膜，包括基底層、中間改性層以及功能化表層；所述基底層為PLGA膜，所述中間改性層是由多巴胺經聚合形成聚多巴胺并吸附至PLGA膜表面形成，所述功能化表層是由鼠尾肌腱I型膠原及膠原/殼聚糖混合物與聚多巴胺中的活躍基團反應形成，所述PLGA膜的厚度為100微米。該種復合膜的制備方法，其制備步驟包括如下:
(1)稱取PLGA，將其溶于氯仿中，制得濃度為lg/10ml的PLGA氯仿溶液；
(2)將步驟(I)中制得的PLGA氯仿溶液倒入聚四氟乙烯中器皿中，迅速轉移至4°C層流柜中，10小時后取出，在室溫下放置72小時，再轉移至烘箱中旋轉72小時，經過梯度升溫將溶劑徹底揮發，使PLGA膜形成在聚四氟乙烯中器皿底中；
(3)稱取鹽酸多巴胺，將其溶于10.5mmol/L的Tris緩沖液中，制得濃度為2.2 mg/ml的溶液；
(4)將步驟(2)中所得PLGA膜豎直浸入步驟(3)中所制得的多巴胺溶液中，24小時取出用10.5mmol/L的Tris緩沖液漂洗2次后干燥；
(5)將I型膠原、殼聚糖分別溶于0.05mol/L的醋酸溶液中，制成濃度5.2mg/mL的溶液，將這兩種溶液分別按I型膠原醋酸溶液:殼聚糖醋酸溶液=4:1、2:1、1:1的體積比充分混合； (6)將步驟(5)中所制得的混合溶液分別傾倒在步驟(4)所得的經多巴胺修飾的PLGA表面，在無菌的環境下室溫通風干燥；
(7)將步驟(6)所得膜無菌去離子水漂洗至中性，無菌條件下徹底干燥。本實施例制出來的復合膜兼具優異的力學性能和生物活性，材料界面結合穩定。實施例2:
一種引導骨組織再生的復合膜，包括基底層、中間改性層以及功能化表層；所述基底層為PLGA膜，所述中間改性層是由多巴胺經聚合形成聚多巴胺并吸附至PLGA膜表面形成，所述功能化表層是由I型膠原及膠原/殼聚糖混合物與聚多巴胺中的活躍基團反應形成，所述PLGA膜的厚度為300微米。該種復合膜的制備方法，其制備步驟包括如下:
(1)稱取PLGA，將其溶于氯仿中，制得濃度為lg/20ml的PLGA氯仿溶液；
(2)將步驟(I)中制得的PLGA氯仿溶液倒入聚四氟乙烯中器皿中，迅速轉移至4°C層流柜中，8小時后取出，在室溫下放置24小時，再轉移至烘箱中旋轉24小時，經過梯度升溫將溶劑徹底揮發，使PLGA膜形成在聚四氟乙烯中器皿底中；
(3)稱取鹽酸多巴胺，將其溶于13.5mmol/L的Tris緩沖液中，制得濃度為2.5 mg/ml的溶液；
(4)將步驟(2)中所得PLGA膜豎直浸入步驟(3)中所制得的多巴胺溶液中，30小時取出用13.5mmol/L的Tris緩沖液漂洗5次后干燥；
(5)將I型膠原、殼聚糖分別溶于0.08mol/L的醋酸溶液中，制成濃度5.8mg/mL的溶液，將這兩種溶液分別按I型膠原醋酸溶液:殼聚糖醋酸溶液=4:1、2:1、1:1的體積比充分混合；
(6)將步驟(5)中所制得的混合溶液分別傾倒在步驟(4)所得的經多巴胺修飾的PLGA表面，在無菌的環境下室溫通風干燥；
(7)將步驟(6)所得膜無菌去離子水漂洗至中性，無菌條件下徹底干燥。本實施例制出來的復合膜兼具優異的力學性能和生物活性，材料界面結合穩定。實施例3:
一種引導骨組織再生的復合膜，包括基底層、中間改性層以及功能化表層；所述基底層為PLGA膜，所述中間改性層是由多巴胺經聚合形成聚多巴胺并吸附至PLGA膜表面，所述功能化表層是由鼠尾肌腱I型膠原及膠原/殼聚糖混合物與聚多巴胺中的活躍基團反應形成，所述PLGA膜的厚度為200微米。該復合膜的制備方法，其制備步驟包括如下:
(1)稱取PLGA，將其溶于氯仿中，制得濃度為lg/15ml的PLGA氯仿溶液；
(2)將步驟(I)中制得的PLGA氯仿溶液倒入聚四氟乙烯中器皿中，迅速轉移至4°C層流柜中，9小時后取出，在室溫下放置48小時，再轉移至烘箱中旋轉48小時，經過梯度升溫將溶劑徹底揮發，使PLGA膜形成在聚四氟乙烯中器皿底中；
(3)稱取鹽酸多巴胺，將其溶于11.5mmol/L的Tris緩沖液中，制得濃度為2.3mg/ml的溶液；
(4)將步驟(2)中所得PLGA膜豎 直浸入步驟(3)中所制得的多巴胺溶液中，27小時取出用11.5mmol/L的Tris緩沖液漂洗3次后干燥；
(5)將I型膠原、殼聚糖分別溶于0.06mol/L的醋酸溶液中，制成濃度5.5mg/mL的溶液，將這兩種溶液分別按I型膠原醋酸溶液:殼聚糖醋酸溶液=4:1、2:1、1:1的體積比充分混合；
(6)將步驟(5)中所制得的混合溶液分別傾倒在步驟(4)所得的經多巴胺修飾的PLGA表面，在無菌的環境下室溫通風干燥；
(7)將步驟(6)所得膜無菌去離子水漂洗至中性，無菌條件下徹底干燥。本實施例制出來的復合膜兼具優異的力學性能和生物活性，材料界面結合穩定。實施例4:
一種引導骨組織再生的復合膜，包括基底層、中間改性層以及功能化表層；所述基底層為PLGA膜，所述中間改性層是由多巴胺經聚合形成聚多巴胺并吸附至PLGA膜表面，所述功能化表層是由I型膠原及膠原/殼聚糖混合物與聚多巴胺中的活躍基團反應形成，所述PLGA膜的厚度為180微米。復合膜的制備方法，其制備步驟包括如下:
(1)稱取PLGA，將其溶于氯仿中，制得濃度為lg/13ml的PLGA氯仿溶液；
(2)將步驟(I)中制得的PLGA氯仿溶液倒入聚四氟乙烯中器皿中，迅速轉移至4°C層流柜中，9小時后取出，在室溫下放置56小時，再轉移至烘箱中旋轉32小時，經過梯度升溫將溶劑徹底揮發，使PLGA膜形成在聚四氟乙烯中器皿底中；
(3)稱取鹽酸多巴胺，將其溶于12.5mmol/L的Tris緩沖液中，制得濃度為2.4 mg/ml的溶液；
(4)將步驟(2)中所得PLGA膜豎直浸入步驟(3)中所制得的多巴胺溶液中，28小時取出用12.5mmol/L的Tris緩沖液漂洗4次后干燥；
(5)將I型膠原、殼聚糖分別溶于0.07mol/L的醋酸溶液中，制成濃度5.3mg/mL的溶液，將這兩種溶液分別按I型膠原醋酸溶液:殼聚糖醋酸溶液=4:1、2:1、1:1的體積比充分混合；
(6)將步驟(5)中所制得的混合溶液分別傾倒在步驟(4)所得的經多巴胺修飾的PLGA表面，在無菌的環境下室溫通風干燥；
(7)將步驟(6)所得膜無菌去離子水漂洗至中性，無菌條件下徹底干燥。本實施例制出來的復合膜兼具優異的力學性能和生物活性，材料界面結合穩定。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的技術人員來說，在不脫離本發明 原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種引導骨組織再生的復合膜，其特征在于:包括基底層、中間改性層以及功能化表層；所述基底層為PLGA膜，所述中間改性層是由多巴胺經聚合形成聚多巴胺并吸附至PLGA膜表面形成，所述功能化表層是由I型膠原或膠原/殼聚糖混合物與聚多巴胺中的活躍基團反應形成。
2.按權利要求1所述的引導骨組織再生的復合膜，其特征在于:所述基底層中的PLGA膜厚度為10(Γ300微米。
3.按權利要求1所述的引導骨組織再生的復合膜，其特征在于:所述I型膠原為鼠尾肌腱I型膠原。
4.一種權利要求1所述的引導骨組織再生的復合膜的制備方法，其特征在于:其制備步驟包括如下: (1)稱取PLGA，將其溶于氯仿中，制得濃度為lg/10mflg/20ml的PLGA氯仿溶液； (2)將步驟(I)中制得的PLGA氯仿溶液倒入聚四氟乙烯中器皿中，經過梯度升溫將溶劑徹底揮發，使PLGA膜形成在聚四氟乙烯中器皿底中； (3)稱取鹽酸多巴胺，將其溶于10.5mmol/L^13.5mmol/L的Tris緩沖液中，制得濃度為2.2 mg/ml 2.5 mg/ml 的溶液； (4)將步驟(2)中所得PLGA膜豎直浸入步驟(3)中所制得的多巴胺溶液中，2Γ30小時取出用10.5mmol/L 13.5mmo l/L的Tris緩沖液漂洗2 5次后干燥； (5)將I型膠原、殼聚糖分別溶于0.05mol/L^0.08mol/L的醋酸溶液中，制成濃度5.2mg/mL 5.8mg/mL的溶液，將這兩種溶液分別按I型膠原醋酸溶液:殼聚糖醋酸溶液=4:1、2:1、1:1的體積比充分混合； (6)將步驟(5)中所制得的混合溶液分別傾倒在步驟(4)所得的經多巴胺修飾的PLGA表面，在無菌的環境下室溫通風干燥； (7)將步驟(6)所得膜無菌去離子水漂洗至中性，無菌條件下徹底干燥。
5.根據權利要求3所述的引導骨組織再生復合膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中將PLGA氯仿溶液倒入聚四氟乙烯中器皿中后，迅速轉移至4°C層流柜中，8 10小時后取出，在室溫下放置2Γ72小時，再轉移至烘箱中旋轉2Γ72小時。
全文摘要
本發明公開了一種引導骨組織再生的復合膜及其制備方法，所述復合膜包括基底層、中間改性層以及功能化表層；所述基底層為PLGA膜，所述中間改性層是由多巴胺經聚合形成聚多巴胺并吸附至PLGA膜表面形成，所述功能化表層是由I型膠原或膠原/殼聚糖混合物與聚多巴胺中的活躍基團反應形成。該復合膜的制備方法包括制膜、漂洗、風干等一系列步驟。本發明以人工合成高分子聚合物為基底材料，嫁接天然聚合物對其表面經功能活化，經功能化改性后的膜表面具備了原合成聚合物沒有的納米結構和活性基團，增加了成骨細胞親和力，促進了細胞的粘附，增殖，合成高分子聚合物作為基底，提供了較高的力學強度和可控的降解性能，其表面的預先修飾使得嫁接的天然聚合物得以與基底牢固結合。
文檔編號C08J5/18GK103083735SQ20131001819
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月18日 優先權日2013年1月18日
發明者章非敏, 夏陽, 陳剛, 顧寧 申請人:南京醫科大學附屬口腔醫院