[發明專利]細菌纖維素/明膠/羥基磷灰石復合材料及其制備方法有效

申請號：	201010275944.1	申請日：	2010-09-09
公開（公告）號：	CN101947335A	公開（公告）日：	2011-01-19
發明（設計）人：	萬怡灶;高川;翟云敬	申請（專利權）人：	天津大學
主分類號：	A61L27/40	分類號：	A61L27/40;A61L27/22;A61L27/20;A61L27/12;C08J7/12;C08J3/24;C08L1/02;C08L89/00;C08K3/24
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地址：	300072***	國省代碼：	天津;12
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摘要：
搜索關鍵詞：	細菌纖維素明膠羥基磷灰石復合材料及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種細菌纖維素/明膠/羥基磷灰石復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著生物醫學工程研究的發展，組織工程已經成為當今科研與臨床應用的一大熱點。組織工程支架材料的研究也備受研究人員的關注。目前，人們已經利用靜電紡絲、相分離等方法制備出膠原、藻酸鹽、殼聚糖、PLGA等眾多的高分子組織工程支架。與上述生物高分子相比，細菌纖維素具有特殊的結構和物理化學性能。細菌纖維素三維的納米網絡結構、良好的力學性能、透氣性能、生物相容性等使其在生物醫用領域中具有十分廣泛的應用潛力，已被廣泛應用于人工皮膚、傷口敷料、人工血管和人工角膜等方面。

最近細菌纖維素作為軟骨組織工程支架的研究也有了進展。細菌纖維素與關節軟骨組織相似的楊氏模量和良好的細胞黏附性能，使其作為骨修復替代材料具有可行性。軟骨細胞在細菌纖維素基體上的繁殖速度雖然僅為膠原II上的50％，但在相同的體外免疫反應程度下，軟骨細胞在細菌纖維素基體上的生長速度要高于在藻酸鹽基體上的生長速度。在這種由細菌纖維素構成的支架上，軟骨細胞保持了分化型。

由于人體骨骼是由羥基磷灰石和膠原復合而成，明膠作為膠原的降解產物，其氨基酸組成和膠原相似，且具有水溶性。鑒于這一特點，許多學者對羥基磷灰石/明膠復合材料進行了研究。發現這種復合材料不僅具有與人體骨骼相似的結構，而且具有多孔和可降解性等優點，但普遍存在力學性能較差的問題，限制了這類支架材料在骨組織工程中的應用。另外，Kim等合成羥基磷灰石/明膠納米復合材料作為骨組織工程支架，并與非納米結構的羥基磷灰石/明膠復合材料進行對比，發現前者支架表面造骨細胞的數量和增殖量明顯增多，說明納米結構更有利于造骨細胞的生長和繁殖。細菌纖維素的楊氏模量與關節軟骨組織相似，同時具有納米結構，若在羥基磷灰石/明膠復合材料中引入細菌纖維素，在保持原有材料仿生、多孔和可降解性的前提下，可突破力學性能較低這一難題，同時使材料具有納米結構。

鑒于此，本發明首次制備了細菌纖維素/明膠/羥基磷灰石復合材料。相比于傳統的羥基磷灰石/明膠復合材料，該材料不僅具有仿生的特點，而且具有獨特的納米結構和良好的力學性能，解決了傳統羥基磷灰石/明膠復合材料力學性能較低的難題。這種在化學組成、聚集態結構和性能上均與自然骨接近的支架材料將在骨修復領域具有很高的臨床應用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種細菌纖維素/明膠/羥基磷灰石復合材料及其制備方法。本發明將細菌纖維素與明膠復合，首次以原花青素作為交聯劑對明膠進行交聯，使明膠包裹在細菌纖維素的纖維表面，制得細菌纖維素/明膠復合材料，進而采用仿生礦化方法制備細菌纖維素/明膠/羥基磷灰石復合材料。細菌纖維素的引入解決了傳統羥基磷灰石/明膠支架力學性能較低的難題，并具有獨特的納米結構，有利于細胞的生長和繁殖，滿足骨組織工程支架的要求。本發明制備工藝簡單，未使用任何有毒藥品，安全無毒性。

本發明提供的細菌纖維素/明膠/羥基磷灰石復合材料是以細菌纖維素凝膠膜、明膠、原花青素、CaCl₂和模擬體液為原料制成，細菌纖維素凝膠膜、明膠、原花青素、CaCl₂的的質量比：100-200∶1-5∶4-6∶6-10，模擬體液是模擬人體血漿中各類無機鹽成分，離子濃度為142.0mmol/L?Na⁺、5.0mmol/L?K⁺、3.75mmol/L?Ca²⁺、1.5mmol/L?Mg²⁺、148.8mmol/LCl^-、4.2mmol/L?HCO₃^-、1.5mmol/L?HPO₄^2-、0.5mmol/L?SO₄^2-。每100-200克細菌纖維素凝膠膜使用模擬體液600-800毫升。