一种多功能复合引导骨再生膜及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及引导骨再生技术领域，尤其是涉及一种多功能复合引导骨再生膜及其制备与应用。本发明专利技术首先将氨基改性碱式磷酸铜与聚L

【技术实现步骤摘要】
一种多功能复合引导骨再生膜及其制备与应用


[0001]本专利技术涉及引导骨再生
，尤其是涉及一种多功能复合引导骨再生膜及其制备与应用。

技术介绍

[0002]骨缺损或骨量不足是临床上组织工程面临的重难点问题也是导致种植失败的主要原因，引导骨组织再生技术是目前实现骨组织再生的主要手段。
[0003]引导骨再生(GBR)是一种有效的技术，可在尺寸(宽度或高度)或骨体积不足的部位产生新骨。GBR的原理是形成一个带有屏障膜的隔离空间，并为新骨生长的骨形成替代品腾出空间。这是由于新形成的骨骼可以被软组织的上皮细胞侵入并迫使塌陷。然而，在外科手术中将屏障膜与骨形成替代品相结合仍然是临床面临的挑战。引导骨组织再生技术是利用膜材料作为屏障，放置在骨缺损表面，阻挡生长速度较快的纤维结缔组织占据骨缺损的空间，为骨组织再生、重建提供了生长空间。由于引导骨再生膜的两面分别朝向上皮组织和骨组织，因此赋予膜两面不同的结构—朝向上皮组织的致密结构与朝向骨组织的多孔结构，也即不对称膜，使其兼具组织屏障功能和引导骨再生能力。
[0004]骨组织重建主要有天然移植组织和合成生物材料。缺损部位硬组织替代材料可分为自然移植(自体移植物，同种异体移植物和异种移植物)和合成材料。使用这些材料是因为它们具有成骨、诱导和/或骨传导特性。理想情况下，移植物应具有生物相容性，易于模塑和/或雕刻，与天然骨骼很好地融合，具有足够的机械性能和理想的替代率，并且可预测且患者接受度良好。膜技术对骨再生的原理是通过手术放置物理屏障来分离不同的组织。软组织更新率比骨组织形成更快，使用屏障膜可以保持缺陷空间以再生组织，否则这些骨缺损区域将被上皮细胞浸润和占据。与骨移植物结合使用，膜有助于稳定、容纳和保存移植物材料。
[0005]生物医用高分子材料具有结构设计好、生物活性好、物理性能稳定、来源广、价格低廉等优点。聚合物始终是GBR应用发展的热点，并呈逐年增长的趋势。对于GBR膜，应具备生物相容性，生物活性特性，组织选择性及选择特性。软组织如上皮细胞和结缔组织增殖和迁移相对较快。GBR旨在通过膜将软组织与骨缺损隔离开来，为组织生长提供相当封闭的环境。骨缺损区具有再生能力的细胞最大限度地增殖和分化，以确保成骨的优先性并促进新骨的形成。
[0006]在GBR过程中，不同类型的屏障膜可以应用于骨缺损，在成骨中发挥一定的作用。几种常见阻挡膜的力学性能来看，单组分聚合物的力学性能往往低于复合聚合物。机械和生物学特性都会影响屏障膜的稳定性和有效性。制备GBR的材料主要分为天然聚合物(如胶原蛋白，壳聚糖，丝素蛋白，海藻酸盐等)和合成聚合物(如聚乳酸共乙醇酸，聚己内酯，聚乙二醇，聚乙醇酸等)。
[0007]功能性膜近年来受到越来越多的关注。制备方法主要有三种：(1)装载抗菌材料，降低炎症引起的修复失败率；(2)加载生物活性因子通过自身的成骨和协同成骨来增加骨
量；(3)多层结构的制造，以满足骨再生中植入面、骨表面和上皮组织等不同接触面的不同要求。根据制备方法得到以下三种功能性膜：(1)抗菌屏障膜，当装载抗生素、生长因子和粘附因子时，合成膜可用作特定制剂的递送装置。为了确保引导骨再生的有效性，有必要减少细菌入侵引起的炎症反应。(2)生物活性屏障膜，控制具有不同生物活性的各种生长因子，在骨愈合的不同阶段发挥作用，模仿自然成骨过程。目前证明最重要的因素是成骨因素和血管生成因素。(3)结构层状屏障膜。多层屏障膜的设计旨在满足更复杂的要求，赋予屏障膜更丰富的性能，每一层应具有不同的生物学特性。
[0008]人类口腔温度大约为37℃左右，湿润的空腔环境为细菌、真菌、病毒的滋生、繁衍提供最佳环境。破坏了口腔原有的生态平衡。这种环境使得植入的材料很容易受到细菌的侵扰，进而影响细胞的生长，最终降低牙槽骨的修复效果。因此在保证膜功能性的基础上，还需要增加膜的抗菌性能。掺入金属离子或引入抗菌药物是材料拥有抗菌性能最直接的方式。已有研究表明，铜缺乏会导致大鼠骨强度下降。此外，铜是2008年第一个获得了美国环境保护机构(EPA)认证的金属抗菌剂，据报道约300多种铜及其化合物表面对不同菌种均表现出抗菌性，这些抗菌铜产品声称可以在2小时内杀死99.9％的致病细菌。
[0009]综上所述，虽然目前对于引导骨再生已经有具备抗菌性能和促进细胞生长的研究，但是他们更多的是突释作用，无法持续释放金属离子达到抗菌的作用，本专利技术中氨基改性的碱式磷酸铜和锶取代羟基磷灰石能够与PLGA，和SF上的羧基发生相互作用，起到一个持续释放的作用，解决突释问题，并且引导再生膜同时具备抗菌和促成骨的作用。

技术实现思路

[0010]为了解决目前引导骨再生膜存在的问题，如无机离子释放不可控、无法持续实现抗菌等问题，本专利技术的目的是提供一种多功能复合引导骨再生膜及其制备与应用。本专利技术首先通过溶剂浇铸法构建了致密层，然后在致密层基础上通冷冻干燥技术构建了多孔层，最终得到双层结构的复合引导骨再生膜。本专利技术所制备的多功能复合引导骨再生膜，致密层共混了碱式磷酸铜纳米颗粒，具备了抗菌的功能，同时增加疏水性更有效地阻止上皮细胞的侵入；多孔具有模拟细胞外基质的孔结构，同时可控释放的Sr
2+
和Ca
2+
能够加速骨缺损的修复。
[0011]本专利技术的多功能复合引导骨再生膜(也可简称为“引导骨再生膜”)包括致密层和多孔层，具有良好的生物相容性，其中致密层由聚L
‑
谷氨酸(PLGA)和壳聚糖(CS)等比例混合通过酰胺化作用制备而成。并在其中掺入氨基改性后的碱式磷酸铜纳米粒子(CP
‑
NH2)，铜离子能够起到抗菌作用。多孔层使用丝素蛋白(SF)和CS等体积混合，并向其中掺入氨基改性锶取代羟基磷灰石(Sr
‑
HA
‑
NH2)，Sr可以增强前成骨细胞分化而且可以抑制破骨细胞形成(促骨生成)。
[0012]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0013]本专利技术的第一个目的是提供一种多功能复合引导骨再生膜，所述多功能复合引导骨再生膜由致密层和多孔层组成；所述多孔层置于致密层上表面；
[0014]所述致密层由壳聚糖和聚L
‑
谷氨酸经过酰胺化作用后掺杂氨基改性的碱式磷酸铜纳米粒子得到；
[0015]所述多孔层由丝素蛋白和壳聚糖混合物掺杂氨基改性的锶取代羟基磷灰石得到。
[0016]本专利技术的第二个目的是提供一种多功能复合引导骨再生膜的制备方法，包括以下步骤：
[0017](S1)将1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC
·
HCl)加入聚L
‑
谷氨酸(PLGA)溶液中，然后加入N
‑
羟基琥珀酰亚胺(NHS)，混匀后得到第一混合液；
[0018]将壳聚糖溶液(CS)与丝素蛋白(SF)混匀得到第二混合液；
[0019](S2)将氨基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能复合引导骨再生膜，其特征在于，所述多功能复合引导骨再生膜由致密层和多孔层组成；所述多孔层置于致密层上表面；所述致密层由壳聚糖和聚L
‑
谷氨酸经过酰胺化作用后掺杂氨基改性的碱式磷酸铜纳米粒子得到；所述多孔层由丝素蛋白和壳聚糖混合物掺杂氨基改性的锶取代羟基磷灰石得到。2.一种如权利要求1所述的多功能复合引导骨再生膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)将1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐加入聚L
‑
谷氨酸溶液中，然后加入N
‑
羟基琥珀酰亚胺，混匀后得到第一混合液；将壳聚糖溶液与丝素蛋白混匀得到第二混合液；(S2)将氨基改性碱式磷酸铜纳米粒子加入步骤(S1)制备得到的第一混合液中，混匀后加入壳聚糖溶液，后处理得到致密层：碱式磷酸铜纳米粒子/聚L
‑
谷氨酸/壳聚糖致密层；(S3)将氨基改性锶取代羟基磷灰石加入到步骤(S1)制备得到的第二混合液中，混匀后倾倒于步骤(S2)制备得到的碱式磷酸铜纳米粒子/聚L
‑
谷氨酸/壳聚糖致密层上表面，后处理得到多功能复合引导骨再生膜。3.根据权利要求2所述的一种多功能复合引导骨再生膜的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中，1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、聚L
‑
谷氨酸与N
‑
羟基琥珀酰亚胺的用量比为297.5mg：2mL：36.5mg；壳聚糖溶液与丝素蛋白的体积比为1：1。4.根据权利要求3所述的一种多功能复合引导骨再生膜的制备方法，其特征在于，聚L
‑
谷氨酸的制备方法包括以下步骤：(S1011)四氢呋喃、三光气、γ
‑
苄基
‑
L
‑
谷氨酸在N2气氛下反应后后处理得到预处理产物；(S1012)将步骤(S1011)制备得到的预处理产物溶解于四氢呋喃中，加入正己烷溶解，然后低温重结晶，后处理得到L
‑
谷氨酸
‑
N
‑
羧酸酐；(S1013)将步骤(S1012)制备得到的L
‑
谷氨酸
‑
N
‑
羧酸酐与二氯乙烷、...

【专利技术属性】
技术研发人员：任凯旋，董俊含，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：