一種皮膚組織工程雙層膜材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種皮膚組織工程雙層膜材料及其制備方法，該方法采用生物相容性較好的可降解材料殼聚糖和魔芋葡甘聚糖作為原材料，二者分別制成混合溶液，通過流延法各自成膜，然后采用一定濃度的魔芋葡甘聚糖溶液作為粘接劑將兩層膜粘接在一起，從而制備出殼聚糖/魔芋葡甘聚糖雙層膜材料。該材料具有制備工藝簡單、成本低廉、降解速率可調(diào)、生物相容性優(yōu)良等優(yōu)勢，前期細胞實驗和動物實驗表明，該雙層膜材料可以適用于生物體，是一種促進皮膚修復(fù)的，可降解的多功能復(fù)合材料。
【專利說明】
一種皮膚組織工程雙層膜材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種皮膚組織工程雙層膜材料及其制備方法，屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]皮膚是人體最大的器官，是人體與外界環(huán)境相接觸的屏障，具有排泄、感覺、防止水分蒸發(fā)，調(diào)節(jié)體溫，免疫等重要的功能。皮膚對人體的重要性不言而喻，然而在現(xiàn)實生活中，常會因為燒傷、創(chuàng)傷、糖尿病慢性潰瘍等原因造成皮膚的缺損。任何直徑大于4cm的全層皮膚缺損，人體將無法通過自身來完全愈合。在這些情況下，就需要有一種合適的創(chuàng)面修復(fù)材料來促進傷口的愈合。組織工程皮膚在臨床上已經(jīng)使用了 25年，為大面積皮膚損傷患者的康復(fù)帶來了諸多益處，可以從根本上解決皮膚修復(fù)的問題，因而具有良好的發(fā)展前景。
[0003]組織工程皮膚以三維支架為載體，通過將細胞種植在支架上而獲得。理想的人工皮膚支架應(yīng)該同時滿足材料和結(jié)構(gòu)的要求。在材料上:(I)允許細胞在其表面粘附，促進細胞增殖，保留分化細胞的功能；(2)具備降解性，材料及降解產(chǎn)物均無細胞毒性，不會引起炎癥；(3)具有良好的生物相容性；(4)來源廣泛，價格低廉，無疾病傳播風險等特點。在結(jié)構(gòu)上:(I)具備高孔隙率從而為細胞粘附、細胞外基質(zhì)的再生及細胞擴散提供足夠的空間，孔隙結(jié)構(gòu)可以允許細胞在整個支架上分布，從而促進均質(zhì)組織形成；(2)應(yīng)具有三維支架結(jié)構(gòu)，為特定細胞提供結(jié)構(gòu)支撐作用和模板作用，引導(dǎo)組織再生和控制組織結(jié)構(gòu)。
[0004]現(xiàn)今有多種支架材料被用于皮膚組織工程，按其來源不同大體可分為天然和人工合成兩種。目前用于皮膚組織工程的天然支架材料主要有:甲殼素、膠原、海藻酸鈉、殼聚糖、魔芋葡甘聚糖、透明質(zhì)酸、瓊脂等。因為其本身具有相同或類似于細胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)，可以促進細胞的黏附，增殖和分化。目前來看，天然材料來源較為廣泛，制作簡單，且價格低廉。但它也存在力學性能較差，抗原性消除不確定，降解速率不宜控制等問題。人工合成材料主要有:聚乳酸、聚氨酯、聚環(huán)氧乙烷和有機硅氧膜等。隨著組織工程學的迅猛發(fā)展，皮膚組織工程支架的研究也大大推動了皮膚組織工程向臨床進行發(fā)展。盡管目前已經(jīng)有皮膚組織工程產(chǎn)品應(yīng)用于臨床，并取得了良好的成效，但由于存在著不同程度的生物相容性、生物降解性及免疫原性等問題，至今還沒有一種完美的皮膚支架材料獲得學術(shù)界的認可。一方面是目前在皮膚組織工程支架材料上進行的皮膚培養(yǎng)缺少血管、毛囊等結(jié)構(gòu)，不能做到真正的仿真，無法實現(xiàn)正常皮膚的所有功能；另一方面，雖然在皮膚組織工程支架上種植培養(yǎng)的皮膚細胞已經(jīng)有應(yīng)用于臨床的實例，但在愈合后易發(fā)生收縮，形成瘢痕。綜合分析研究著研究成果表明，皮膚支架材料的研究與選取，仍是皮膚組織工程學科研究的重點與難點方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有皮膚組織工程支架材料性能不理想，成本高等問題。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種皮膚組織工程雙層膜材料的制備方法，按如下步驟進行:
(1)按甘油、冰乙酸、蒸餾水體積比為0.5-1:1-5:20?200的比例將甘油、冰乙酸、蒸餾水混合均勻得到混合溶液A，按1?30g/L的比例將殼聚糖加入混合溶液A中攪拌使其充分溶解得到混合溶液B;
(2)將步驟(I)制得的混合溶液B進行過濾，濾液進行負壓下脫泡，然后制成膜，將該膜在交聯(lián)液中交聯(lián)I?5小時，然后用蒸餾水漂洗、冷凍干燥得到殼聚糖膜；
(3 )按甘油、乳酸、蒸餾水體積比為0.5?1.5:1?3:50?200的比例將甘油、乳酸、蒸餾水混合均勻得到混合溶液C，按10?20g/L的比例將魔芋葡甘聚糖加入混合溶液C中攪拌使其充分溶解得到混合溶液D;
(4)將步驟(3)制得的混合溶液D進行過濾，濾液進行負壓下脫泡，然后制成膜，將該膜在交聯(lián)液中交聯(lián)2?6小時，然后用蒸餾水漂洗、冷凍干燥得到魔芋葡甘聚糖膜；
(5)將殼聚糖膜作為第二層，魔芋葡甘聚糖膜作為第一層，采用質(zhì)量百分比濃度為1~5%的魔芋葡甘聚糖溶液將二者粘連，將該雙層膜置于氨水中交聯(lián)0.5?lh，再用蒸餾水漂洗10?12次，冷凍干燥得到所述雙層膜。
[0007]優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(2)中的交聯(lián)液為質(zhì)量百分比濃度為2~8%的NaOH溶液。
[0008]優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(4)中的交聯(lián)液由質(zhì)量百分比為10?20%氨水和質(zhì)量百分比濃度為75?99.7%乙醇按體積比為1:6-1:24的比例混合得到。
[0009]優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(2)和(4)中所述負壓下脫泡過程為:在400?760毫米汞柱的負壓下脫泡30?50小時。
[0010]本發(fā)明采用生物相容性好的可降解生物材料魔芋葡甘聚糖與殼聚糖為基本原料，制備出一種用于皮膚修復(fù)的魔芋葡甘聚糖/殼聚糖雙層膜支架，為皮膚組織工程領(lǐng)域的發(fā)展提供了一種新的極具應(yīng)用前景的選擇，魔芋葡甘聚糖與殼聚糖都具有較好的生物相容性和生物活性，且二者的價格都較為便宜，能有效降低材料成本，對材料的后續(xù)應(yīng)用提供低成本基礎(chǔ)。另外，采用流延法制備的膜材料，其方法簡單，易于成型;魔芋葡甘聚糖通過脫乙酰基作用形成交聯(lián)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在交聯(lián)劑中交聯(lián)的時間越長，交聯(lián)的程度越大，材料的降解就越慢，所以通過和魔芋葡甘聚糖復(fù)合成膜可以通過控制魔芋葡甘聚糖的交聯(lián)程度來控制膜材料的降解速率，其降解時間在I?3個月內(nèi)可調(diào)。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
(I)雙層膜材料采用流延法成型，該方法操作簡單且容易成型，并且材料的孔隙大小為5?500μπι，孔隙率為40%?90%，適合營養(yǎng)物質(zhì)的運輸與細胞的長入，復(fù)合皮膚組織工程的要求。
[0012](2)利用濃度為I?5 wt%的魔芋葡甘聚糖溶液作為粘接劑，因其與其中一層膜原料相同，故具有較好的過渡作用，且不破壞材料的生物相容性。
[0013](3)通過控制魔芋葡甘聚糖的交聯(lián)程度來控制膜材料的降解速率，可使材料的降解速率在卜3個月內(nèi)可調(diào)。
[0014](4)該雙層膜材料制備方法簡單，對設(shè)備要求低，其原材料價格低廉，可應(yīng)用與大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0015]下面通過實施例對本發(fā)明方法作進一步詳細說明，但本發(fā)明保護范圍不局限于所述內(nèi)容。
[0016]實施例1
(1)按甘油、冰乙酸、蒸餾水體積比為0.5:1:25的比例將甘油、冰乙酸、蒸餾水混合均勻得到混合溶液A，按12g/L的比例將殼聚糖加入混合溶液A中攪拌使其充分溶解得到混合溶液B;
(2)將步驟(I)制得的混合溶液B進行過濾，濾液在400毫米汞柱的負壓下脫泡35小時，然后采用流延法制成膜，將該膜在質(zhì)量百分比濃度為2.5%的NaOH溶液的交聯(lián)液中交聯(lián)2小時，然后用蒸餾水漂洗6次，冷凍干燥得到殼聚糖膜；
(3)按甘油、乳酸、蒸餾水體積比為0.5:1.6:50的比例將甘油、乳酸、蒸餾水混合均勻得到混合溶液C，按按10g/L的比例將魔芋葡甘聚糖加入混合溶液C中攪拌使其充分溶解得到混合溶液D;
(4)將步驟(3)制得的混合溶液D進行過濾，濾液在400毫米汞柱的負壓下脫泡35小時，然后采用采用流延法制成膜，將該膜在交聯(lián)液中交聯(lián)2小時，其中，交聯(lián)液由質(zhì)量百分比為12%氨水和質(zhì)量百分比濃度為75%乙醇按體積比為1:6的比例混合得到，然后用蒸餾水漂洗6次、冷凍干燥得到魔芋葡甘聚糖膜；
(5)將殼聚糖膜作為第二層，魔芋葡甘聚糖膜作為第一層，采用質(zhì)量百分比濃度為1.5%的魔芋葡甘聚糖溶液將二者粘連，將該雙層膜置于氨水中交聯(lián)0.5h，再用蒸餾水漂洗10次，冷凍干燥得到所述雙層膜。
[0017]本實施例得到的雙層膜材料孔隙大小為25?330μπι，孔隙率為75.6%，降解周期為50天，材料性能良好。
[0018]實施例2
(1)按甘油、冰乙酸、蒸餾水體積比為0.7:3:100的比例將甘油、冰乙酸、蒸餾水混合均勻得到混合溶液Α，按23g/L的比例將殼聚糖加入混合溶液A中攪拌使其充分溶解得到混合溶液B;
(2)將步驟(I)制得的混合溶液B進行過濾，濾液在500毫米汞柱的負壓下脫泡50小時，然后采用流延法制成膜，將該膜在質(zhì)量百分比濃度為5%的NaOH溶液的交聯(lián)液中交聯(lián)5小時，然后用蒸餾水漂洗7次，冷凍干燥得到殼聚糖膜；
(3)按甘油、乳酸、蒸餾水體積比為1.0:1:100的比例將甘油、乳酸、蒸餾水混合均勻得到混合溶液C，按按15g/L的比例將魔芋葡甘聚糖加入混合溶液C中攪拌使其充分溶解得到混合溶液D;
(4)將步驟(3)制得的混合溶液D進行過濾，濾液在600毫米汞柱的負壓下脫泡45小時，然后采用采用流延法制成膜，將該膜在交聯(lián)液中交聯(lián)6小時，其中，交聯(lián)液由質(zhì)量百分比為16%氨水和質(zhì)量百分比濃度為85%乙醇按體積比為1:18的比例混合得到，然后用蒸餾水漂洗7次、冷凍干燥得到魔芋葡甘聚糖膜；
(5)將殼聚糖膜作為第二層，魔芋葡甘聚糖膜作為第一層，采用質(zhì)量百分比濃度為3%的魔芋葡甘聚糖溶液將二者粘連，將該雙層膜置于氨水中交聯(lián)0.8h，再用蒸餾水漂洗11次，冷凍干燥得到所述雙層膜。
[0019]本實施例得到的雙層膜材料孔隙大小為15?400μπι，孔隙率為71.8%，降解周期為62天，材料性能良好。
[0020]實施例3
(1)按甘油、冰乙酸、蒸餾水體積比為1:5:200的比例將甘油、冰乙酸、蒸餾水混合均勻得到混合溶液Α，按30g/L的比例將殼聚糖加入混合溶液A中攪拌使其充分溶解得到混合溶液B;
(2)將步驟(I)制得的混合溶液B進行過濾，濾液在760毫米汞柱的負壓下脫泡30小時，然后采用流延法制成膜，將該膜在質(zhì)量百分比濃度為8%的NaOH溶液的交聯(lián)液中交聯(lián)3小時，然后用蒸餾水漂洗8次，冷凍干燥得到殼聚糖膜；
(3)按甘油、乳酸、蒸餾水體積比為1.5:3:160的比例將甘油、乳酸、蒸餾水混合均勻得到混合溶液C，按按20g/L的比例將魔芋葡甘聚糖加入混合溶液C中攪拌使其充分溶解得到混合溶液D;
(4)將步驟(3)制得的混合溶液D進行過濾，濾液在760毫米汞柱的負壓下脫泡50小時，然后采用采用流延法制成膜，將該膜在交聯(lián)液中交聯(lián)4小時，其中，交聯(lián)液由質(zhì)量百分比為20%氨水和質(zhì)量百分比濃度為99.7%乙醇按體積比為1: 24的比例混合得到，然后用蒸餾水漂洗8次、冷凍干燥得到魔芋葡甘聚糖膜；
(5)將殼聚糖膜作為第二層，魔芋葡甘聚糖膜作為第一層，采用質(zhì)量百分比濃度為5%的魔芋葡甘聚糖溶液將二者粘連，將該雙層膜置于氨水中交聯(lián)lh，再用蒸餾水漂洗12次，冷凍干燥得到所述雙層膜。
[0021]本實施例得到的雙層膜材料孔隙大小為50?350μπι，孔隙率為75%，降解周期為45天，材料性能良好。
[0022]本實施例得到的雙層膜材料孔隙大小為60?430μπι，孔隙率為82.0%，降解周期為69
天，材料性能良好。
【主權(quán)項】
1.一種皮膚組織工程雙層膜材料的制備方法，其特征在于:按如下步驟進行: (1)按甘油、冰乙酸、蒸餾水體積比為0.5-1:1-5:20-200的比例將甘油、冰乙酸、蒸餾水混合均勻得到混合溶液A，按1?30g/L的比例將殼聚糖加入混合溶液A中攪拌使其充分溶解得到混合溶液B; (2)將步驟(I)制得的混合溶液B進行過濾，濾液進行負壓下脫泡，然后制成膜，將該膜在交聯(lián)液中交聯(lián)I?5小時，然后用蒸餾水漂洗、冷凍干燥得到殼聚糖膜； (3)按甘油、乳酸、蒸餾水體積比為0.5-1.5:1-3:50?200的比例將甘油、乳酸、蒸餾水混合均勻得到混合溶液C，按10?20g/L的比例將魔芋葡甘聚糖加入混合溶液C中攪拌使其充分溶解得到混合溶液D; (4)將步驟(3)制得的混合溶液D進行過濾，濾液進行負壓下脫泡，然后制成膜，將該膜在交聯(lián)液中交聯(lián)2?6小時，然后用蒸餾水漂洗、冷凍干燥得到魔芋葡甘聚糖膜； (5)將殼聚糖膜作為第二層，魔芋葡甘聚糖膜作為第一層，采用質(zhì)量百分比濃度為1~5%的魔芋葡甘聚糖溶液將二者粘連，然后將該雙層膜置于氨水中交聯(lián)0.5?lh，再用蒸餾水漂洗10?12次，冷凍干燥得到所述雙層膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述皮膚組織工程雙層膜材料的制備方法，其特征在于:步驟(2)中的交聯(lián)液為質(zhì)量百分比濃度為2~8%的NaOH溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述皮膚組織工程雙層膜材料的制備方法，其特征在于:步驟(4)中交聯(lián)液由質(zhì)量百分比為10?20%氨水和質(zhì)量百分比濃度為75?99.7%乙醇按體積比為1:6?1:24的比例混合得到。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述皮膚組織工程雙層膜材料的制備方法，其特征在于:步驟(2)和(4)中所述負壓下脫泡過程為:在400?760毫米汞柱的負壓下脫泡30?50小時。
【文檔編號】A61L27/58GK106075573SQ201610442673
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】陳慶華, 雷云, 冷崇燕, 汪虹, 黃潔
【申請人】昆明理工大學