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法律状态信息
法律状态
2018-01-23
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):C08J9/40 授权公告日:20140402 终止日期:20161129 申请日:20111129
专利权的终止
2014-04-02
授权
授权
2012-09-05
实质审查的生效 IPC(主分类):C08J9/40 申请日:20111129
实质审查的生效
2012-07-04
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种骨支架材料的制备方法,特别是一种硫酸软骨素交联胶原蛋白/羟基磷灰石复合支架材料的制备方法。
背景技术
自然骨是由纳米羟基磷灰石(HA)为主的无机相与胶原蛋白(Col)为主的有机相有序组合的复合材料。从仿生角度出发,制备胶原蛋白(Col)与纳米羟基磷灰石(HA)复合的多孔骨支架,在骨组织工程领域具有重要的应用价值,成为研究的热点。
胶原蛋白作为一种天然生物材料,其本身是细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)的主要成份之一,具有较多的作为组织工程支架材料的优点,如低抗原性、止血作用和促进细胞增殖的作用等,但降解过快和强度较差的缺点又一定程度的限制了它的应用。近年来,有学者开始致力于模拟细胞外基质的研究,已经构建了诸如胶原蛋白-硫酸软骨素等支架材料,这些复合材料克服了单纯胶原蛋白的缺点,显著提高了其机械强度和改善了降解率过快的问题。其中硫酸软骨素(CS)主要存在于软骨和关节骨中,是软骨和关节骨的细胞外基质的重要成分。单纯的CS具有抗炎、促进新陈代谢、加速伤口愈合的作用;CS作为大分子聚阴离子物质,在一定浓度下具有高度粘弹性,可聚集在病变组织周围而使其免受氧自由基的侵袭,起到保护作用;CS的降解产物不仅没有毒性,反而具有排毒的作用,且可以成为新生组织的原料。所以CS的众多优点使其作为组织工程支架材料有广阔的前景。基于以上思路,通过构建硫酸软骨素交联的Col/HA支架材料,提高Col/HA支架材料的强度和生物相容性,在组成上更加接近自然软骨和关节骨,推进骨组织工程的发展。
近年来,制备硫酸软骨素交联胶原蛋白/羟基磷灰石复合支架的工艺已经有所报道。如:中国专利号ZL 03144308.7,授权公告号CN1255478C,公开了一种“复合骨组织工程支架材料及其制备方法”,首先制备了Col/HA的支架,再通过将硫酸软骨素制备成交联液,直接交联在Col/HA支架上,该过程工艺繁杂,并且只提到了生物相容性的提高,而没有提到CS的交联对Col/HA支架的强度的提高作用;中国专利授权公告号CN101020082 B,公开了 “一种骨修复材料及其制备方法和通途”,通过将不同粒径的煅烧骨粉与硫酸软骨素在乙酸或NaHCO3中溶解共混,得到骨修复材料,该技术存在涉及的支架材料孔隙率不可控、化学稳定性差、力学强度低的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术交联方式繁杂,化学稳定性差,对支架强度提高不明显的不足的缺陷,提供一种硫酸软骨素交联胶原蛋白/羟基磷灰石复合支架材料的制备方法。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
本发明所述的制备工艺包括以下步骤:
一种硫酸软骨素交联胶原蛋白/羟基磷灰石复合支架材料的制备方法,其特征在于该方法的具体步骤为:
(1) 将胶原蛋白Col溶于醋酸溶液中,4℃下配制成浓度为:1%~1.5%g/L的Col溶液,并调节pH值至中性;用超纯水溶解硫酸软骨素CS制成浓度为:1%~1.5%g/L的CS溶液;
(2) 按Col溶液与CS溶液的体积比为5:1~9:1的比例,在4℃搅拌下,将CS溶液缓慢滴加到Col溶液中;
(3) 向步骤(2)得到的溶液中加入可溶性钙盐溶液和磷酸盐溶液,其中钙磷的计量比为1.67:1,并控制Co与羟基磷灰石的质量比为1:9~3:7,缓慢加热到40℃,并搅拌20分钟;调节pH值为7,出现白色悬浊液,持续搅拌24小时;
(4) 将步骤(3)所得的沉淀物清洗并离心,干燥,得到硫酸软骨素-胶原蛋白/羟基磷灰石粉末;
(5) 将步骤(4)得到粉末和羧甲基纤维素按100:0.2~2的质量比与双氧水溶液进行调和至粘稠状后搅拌30分钟发泡,得到浆料;
(6) 将步骤(5)所得到的浆料快速移入12孔细胞培养平板,并立即放入-20 ℃ 冰箱预冷冻24h;取出,于-50 ℃ 冷冻干燥,得到硫酸软骨素-胶原蛋白/羟基磷灰石多孔支架材料;
(7) 将步骤(6)所得到的多孔支架浸泡于50mmol/L的2-吗啉乙烷磺酸0MES的40%乙醇溶液30min;取出,再浸泡于50mmol/L的 2-吗啉乙烷磺酸MES、20mmol/L的碳化二亚胺 EDC、5mmol/L 的琥珀酰胺NHS的40%乙醇溶液24h;得到交联材料;
(8) 将步骤(7)所得交联材料在依次在0.1 mol/L Na2HPO4溶液、1mol/L的 NaCl溶液以及2mol/L NaCl溶液中清洗,用超清洗10次,冷冻干燥,就得到硫酸软骨素交联胶原蛋白/羟基磷灰石多孔支架材料。
上述的步骤(2)中的滴加速度可以控制在0.5ml/min-1.0 ml/min;
上述的可溶性钙盐可以为硝酸钙或氯化钙。
上述的磷酸盐可以为磷酸氢二钠、磷酸氢二铵或磷酸氢铵。
上述的双氧水溶液的质量百分比浓度为3-7%。
本发明方法工艺过程简洁,通过对硫酸软骨素的预混合和后交联方式促进交联效果,提高支架材料的力学性能,并且整个制备过程使用的试剂安全无毒,生物相容性好。
附图说明
图1为本发明中实施例1的多孔支架的SEM电镜照片和种植MG63细胞并培养7天后的SEM电镜照片。
图2为本发明中实施例2的多孔支架的SEM电镜照片和种植MG63细胞并培养7天后的SEM电镜照片。
图3为本发明中实施例3的多孔支架的SEM电镜照片和种植MG63细胞并培养7天后的SEM电镜照片。
具体实施方式
以下实施例在以发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1:将1g胶原蛋白粉(Col)溶解于醋酸中,4℃下搅拌制成1.25%(w/v)的Col溶液;将1g硫酸软骨素(CS)溶解超纯水制成1.25%(w/v)的CS溶液;4℃搅拌的条件下按照体积比为9:1的比例,向Col溶液中滴加入CS溶液,滴加的速度0.5ml/min。
取420ml浓度为0.1mol/L得CaCl2溶液加入配制好的混合溶液中,混合20分钟并缓慢加热至40℃。然后缓慢加入NaH2PO4溶液(252ml,0.1mol/L)同时用0.1mol/L的NaOH调节pH值,pH值为7时出现白色悬浊液,持续24小时。用离心机(5000rpm,5min)离心饱和溶液,去除上清液,反复用去离子化水洗涤以去除盐离子,低温烘干,制得cs-col/HA复合材料白色粉末。
向cs-col/HA粉末中加入质量分数为3%的H2O2溶液,并加入1%质量分数的羧甲基纤维素,进行调和,调和至粘稠状后搅拌30分钟发泡,得到浆料;将所得到的浆料快速移入12孔细胞培养平板,并立即放入-20 ℃ 冰箱预冷冻24h;将冷冻24h后的载样细胞培养平板取出,放入-50 ℃ 冷冻干燥机中干燥,制得cs-col/HA复合多孔支架。
取cs-col/HA多孔支架浸泡于50mmol/L的2-吗啉乙烷磺酸(MES)的40%乙醇溶液30min;取出,浸泡于含50mmol/L的 2-吗啉乙烷磺酸(MES)、20mmol/L的碳化二亚胺( EDC)、5mmol/L 的琥珀酰胺(NHS)的40%乙醇溶液24h;取出,将交联后材料在0.1 mol/L Na2HPO4中清洗2次,共1 h;1mol/L NaCl中清洗2次,共2 h;2mol/L NaCl中清洗24 h,用超清洗10次,-80℃冰箱冷冻3h后,冷冻干燥机中冻干,构建了硫酸软骨素交联胶原蛋白/羟基磷灰石多孔支架。
该材料的硫酸软骨素含量与胶原蛋白比为1:9,多孔支架的力学强度参见表1。
将支架材料灭菌处理后种植MG63细胞,培养7天后,清洗,戊二醛固定,喷金后扫描电镜(SEM)观察,参见图1,细胞生长状态良好,证明支架材料具有良好的生物相容性。
实施例2:将1g胶原蛋白粉(Col)溶解于醋酸中,4℃下搅拌制成1.25%(w/v)的Col溶液;将1g硫酸软骨素(CS)溶解超纯水制成1.25%(w/v)的CS溶液;4℃搅拌的条件下按照体积比为7:1的比例,向Col溶液中滴加入CS溶液,滴加的速度0.5ml/min。
取420ml浓度为0.1mol/L得CaCl2溶液加入配制好的混合溶液中,混合20分钟并缓慢加热至40℃。然后缓慢加入NaH2PO4溶液(252ml,0.1mol/L)同时用0.1mol/L的NaOH调节pH值,pH值为7时出现白色悬浊液,持续24小时。用离心机(5000rpm,5min)离心饱和溶液,去除上清液,反复用去离子化水洗涤以去除盐离子,低温烘干,制得cs-col/HA复合材料白色粉末。
向cs-col/HA粉末中加入质量分数为3%的H2O2溶液,并加入1%质量分数的羧甲基纤维素,进行调和,调和至粘稠状后搅拌30分钟发泡,得到浆料;将所得到的浆料快速移入12孔细胞培养平板,并立即放入-20 ℃ 冰箱预冷冻24h;将冷冻24h后的载样细胞培养平板取出,放入-50 ℃ 冷冻干燥机中干燥,制得cs-col/HA复合多孔支架。
取cs-col/HA多孔支架浸泡于50mmol/L的2-吗啉乙烷磺酸(MES)的40%乙醇溶液30min;取出,浸泡于含50mmol/L的 2-吗啉乙烷磺酸(MES)、20mmol/L的碳化二亚胺( EDC)、5mmol/L 的琥珀酰胺(NHS)的40%乙醇溶液24h;取出,将交联后材料在0.1 mol/L Na2HPO4中清洗2次,共1 h;1mol/L NaCl中清洗2次,共2 h;2mol/L NaCl中清洗24 h,用超清洗10次,-80℃冰箱冷冻3h后,冷冻干燥机中冻干,构建了硫酸软骨素交联胶原蛋白/羟基磷灰石多孔支架。
该材料的硫酸软骨素含量与胶原蛋白比为1:7,多孔支架的力学强度参见表1。
将支架材料灭菌处理后种植MG63细胞,培养7天后,清洗,戊二醛固定,喷金后扫描电镜(SEM)观察,参见图2,细胞生长状态良好,证明支架材料具有良好的生物相容性。
实施例3:将1g胶原蛋白粉(Col)溶解于醋酸中,4℃下搅拌制成1.25%(w/v)的Col溶液;将1g硫酸软骨素(CS)溶解超纯水制成1.25%(w/v)的CS溶液;4℃搅拌的条件下按照体积比为9:1的比例,向Col溶液中滴加入CS溶液,滴加的速度0.5ml/min。
取420ml浓度为0.1mol/L得CaCl2溶液加入配制好的混合溶液中,混合20分钟并缓慢加热至40℃。然后缓慢加入NaH2PO4溶液(252ml,0.1mol/L)同时用0.1mol/L的NaOH调节pH值,pH值为7时出现白色悬浊液,持续24小时。用离心机(5000rpm,5min)离心饱和溶液,去除上清液,反复用去离子化水洗涤以去除盐离子,低温烘干,制得cs-col/HA复合材料白色粉末。
向cs-col/HA粉末中加入质量分数为3%的H2O2溶液,并加入1%质量分数的羧甲基纤维素,进行调和,调和至粘稠状后搅拌30分钟发泡,得到浆料;将所得到的浆料快速移入12孔细胞培养平板,并立即放入-20 ℃ 冰箱预冷冻24h;将冷冻24h后的载样细胞培养平板取出,放入-50 ℃ 冷冻干燥机中干燥,制得cs-col/HA复合多孔支架。
取cs-col/HA多孔支架浸泡于50mmol/L的2-吗啉乙烷磺酸(MES)的40%乙醇溶液30min;取出,浸泡于含50mmol/L的 2-吗啉乙烷磺酸(MES)、20mmol/L的碳化二亚胺( EDC)、5mmol/L 的琥珀酰胺(NHS)的40%乙醇溶液24h;取出,将交联后材料在0.1 mol/L Na2HPO4中清洗2次,共1 h;1mol/L NaCl中清洗2次,共2 h;2mol/L NaCl中清洗24 h,用超清洗10次,-80℃冰箱冷冻3h后,冷冻干燥机中冻干,构建了硫酸软骨素交联胶原蛋白/羟基磷灰石多孔支架。
该材料的硫酸软骨素含量与胶原蛋白比为1:5,多孔支架的力学强度参见表1。
将支架材料灭菌处理后种植MG63细胞,培养7天后,清洗,戊二醛固定,喷金后扫描电镜(SEM)观察,参见图3,细胞生长状态良好,证明支架材料具有良好的生物相容性。
表1 本发明所有实施例所得骨架材料的力学强度列表
机译: 包含自组织的磷灰石/胶原蛋白复合材料的磷灰石/胶原蛋白交联多孔材料及其制备方法
机译: 包含自组织的磷灰石/胶原蛋白复合材料的磷灰石/胶原蛋白交联多孔材料及其制备方法
机译: 包含自组织的磷灰石/胶原蛋白复合材料的磷灰石/胶原蛋白交联多孔材料及其制备方法