一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜及其制备方法，所述膜是在P(VDF

【技术实现步骤摘要】
一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于骨修复材料
，涉及一种骨再生膜及其制备方法，具体涉及一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]对骨缺损部位采用外科手术植入材料进行骨再生是临床上常用手段之一。植入体表面骨的形成及其快慢主要取决于材料表面合适的干细胞生长微环境。通过表面物理特性运用 (电、磁、光、力)等方式，构建合适细胞生长微环境促进骨再生是当前生物材料研究的重要前沿领域。
[0003]有研究表明，具有自发极化特性的铁电聚合物能在极化处理后使得材料表面带电，并增强骨髓间充质干细胞的成骨能力，例如CN 109453431A申请公开了一种表面电势大小可控的带电骨修复薄膜，从而改善骨修复效果受限的问题。但是由于骨再生过程中需要在不同的生理电微环境进行响应，而目前研制出的带电骨修复薄膜，材料表面电势分布无法与骨再生所需的不同生理电微环境相适应，对最终修复效果产生了一定限制。因此，如何能获得不同电活性分布的材料以达到促进骨再生目的成为当下研究的难点以及重点问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜及其制备方法。本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜，其是通过在P(VDF
‑
TrFE)膜上形成依次交替分布的正极化条带区域、非极化条带区域及负极化条带区域，从而形成正负表面电势图案化分布，且所述的正极化条带区域、非极化条带区域、负极化条带区域中各条带的线宽为50
‑
200μm。
[0006]优选地，所述的电活性引导骨再生膜是先在P(VDF
‑
TrFE)膜上形成平面叉指型微电极，再分别施加正、负极化电压进行极化所形成的。
[0007]优选地，基板为所需图案化的微电极，如光刻氧化铟锡(ITO)平面叉指型微电极。
[0008]优选地，所述的正负极化条带均为直线型，二者之间形成直线型的非极化条带。
[0009]优选地，所述的正负极化条带均为螺旋型，二者螺旋的方向一致且二者之间形成螺旋型的非极化条带。
[0010]优选地，当所述的正负极化条带均为螺旋型时，所述的正极化条带、负极化条带的螺旋是右螺旋，即由外向内按照顺时针方向旋转
[0011]本专利技术同时提供了一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜的制备方法，具体包括以下步骤：
[0012](1)以所需图案化的微电极为基板，如光刻氧化铟锡(ITO)平面叉指型微电极；
[0013](2)称取P(VDF
‑
TrFE)粉末，加入有机溶剂中，并置于磁力搅拌器上搅拌，使溶液搅
拌均匀，得到混合溶液；
[0014](3)将所述步骤(2)所得的混合溶液，使用移液枪吸取一定体积，滴涂至所述步骤(1) 获得的基板上，37℃干燥，得到一种高分子薄膜；
[0015](4)将所述步骤(3)所得高分子薄膜经过退火处理；
[0016](5)将所述步骤(4)所得的高分子薄膜进行所需图案的平面叉指型微电极区域接触极化处理，得到一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜。
[0017]优选地，有机溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺。
[0018]优选地，步骤(5)中，极化时间为3min
‑
10min，极化电压为左侧电极接正1.0kV
‑
4.0kV、右侧电极接负1.0kV
‑
4.0kV。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0020](1)本专利技术通过在P(VDF
‑
TrFE)膜上形成亚毫米宽(200μm
‑
50μm)的正极化条带区域、非极化条带区域及负极化条带区域三种不同电活性条带区域薄膜，引导细胞在同一区域条带内细胞响应状态一致，不同区域条带上的细胞响应状态不同，由此获得不同细胞生长阶段皆具有高细胞成骨响应的电活性引导骨再生膜。
[0021](2)本专利技术通过调整条带的图案化分布(直线或螺旋)，即所需图案的平面叉指型微电极，在P(VDF
‑
TrFE)膜上构建所需的薄膜表面电势正负以及图案分布(直线或螺旋)，有效引导细胞骨架方向趋向于所需图案化方向分布。
[0022]综上所述，本专利技术的正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜通过控制亚毫米宽(200μm
‑
50μm)的正负极化条带来调控条带内个体细胞响应状态以及不同电活性条带之间不同细胞响应状态；通过控制不同电活性条带的图案化分布来调控细胞骨架方向。由此亚毫米宽正负表面电势图案化分布作用于细胞上，引导细胞响应状态以及细胞骨架方向改变，最终细胞表现出成骨分化的潜能，并且在骨缺损区域植入后具有良好的骨缺损修复能力。通过对比正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜修复大鼠颅骨缺损实验中实验组与无图案极化材料对照组的Micro
‑
CT照片，可以看到本专利技术相对于现有技术在骨缺损修复能力上的明显优势。
[0023]本专利技术所采用的材料具有良好的稳定性，可以通过二次手术的方式完整取出植入薄膜，在临床应用上具有发展潜能。为口腔大缺损的牙槽骨再生提供了一种新型功能性材料。此外本专利技术的制备方法工艺简单，易于实现，有利于推广应用。
附图说明
[0024]图1是正负表面电势图案化分布的带电骨修复薄膜表面电势分布概念图；
[0025]图2是图案化分布的平面叉指微电极显微镜图片；
[0026]图3是实施例1中正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜界面处的压电力显微镜图片；
[0027]图4是实施例1中正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜上作用大鼠骨髓间充质干细胞24小时后粘附和铺展情况的激光共聚焦显微镜照片；
[0028]图5是实施例1中正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜修复大鼠颅骨缺损实验中实验组(右侧)与无图案极化材料对照组(左侧)的Micro
‑
CT照片；
[0029]图6是实施例1、实施例5、实施例6以及实施例7中正负表面电势图案化分布的电活
性引导骨再生膜上作用大鼠骨髓间充质干细胞7天后细胞成骨分化能力结果；
[0030]图7是实施例1、实施例3以及实施例4中正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜上作用大鼠骨髓间充质干细胞7天后细胞成骨分化能力结果。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不仅限于此。
[0030]实施例1(1)线宽为100μm呈电极区域玻璃区域交替分布的直线型平面叉指型氧化铟锡(ITO)微电极基板；(2)称取1g P(VDF
‑
TrFE)粉末，加入5.5ml N,N
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜，其特征在于，所述电活性引导骨再生膜是在P(VDF
‑
TrFE)膜上形成依次交替分布的正极化条带区域、非极化条带区域、及负极化条带区域，从而形成正负表面电势图案化分布，且所述的正极化条带区域、非极化条带区域、负极化条带区域中各条带的线宽为50
‑
200μm。2.根据权利要求1所述的一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜，其特征在于，所述的电活性引导骨再生膜是先在P(VDF
‑
TrFE)膜上形成平面叉指型微电极，再分别施加正、负极化电压进行极化所形成的。3.根据权利要求1所述的一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜，其特征在于，所述的正极化条带、负极化条带均为直线型，二者之间形成直线型的非极化条带。4.根据权利要求1所述的一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜，其特征在于，所述的正极化条带、负极化条带均为螺旋型，二者螺旋的方向一致且二者之间形成螺旋型的非极化条带。5.根据权利要求4所述的一种正负表面电势图案化分布的电活性引导骨再生膜，其特征在于，所述的正极化条带、负极化...

【专利技术属性】
技术研发人员：程逵，张嘉敏，董灵庆，何旭昭，翁文剑，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：