[發明專利]一種抗菌仿生硅化膠原支架材料的構建方法及應用

有效

• 申請號: 201410488167.7
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104307042B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 焦凱;牛麗娜;陳吉華;鄭智明;李齊宏;柴治國
• 申請（專利權）人: 焦凱
• 主分類號: A61L27/24
• 分類號: A61L27/24;A61L27/54;A61L27/02;A61L27/16;A61L27/14
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 史玫

技術領域

本發明屬于組織工程支架材料領域，涉及一種抗菌仿生硅化膠原支架材料的構建方法及應用。

背景技術

隨著外傷，腫瘤，先天畸形等原因造成的骨組織缺損不斷增加，人們對植骨材料的需求也日益增多，資料顯示，目前全球每年的植骨手術達到近220萬例，植骨手術的費用則達到了將近25億美元。感染性骨缺損及植骨部位術中術后感染的發生已成為導致植骨失敗的主要原因之一，例如在下頜骨缺損的骨移植修復中，約有10％-20％的病例會因感染而導致植骨失敗。所以長期以來，研制具有抗菌功能的生物材料替代自體骨修復骨缺損一直是醫學和材料學領域的重要課題,如何克服植骨部位的感染已成為骨缺損修復領域內的研究熱點，而人體口腔的多細菌環境則對頜面部植骨材料的抗菌性能提出了更高的要求。

最理想的再生修復材料應該具有和缺損組織完全一致的結構和功能，因此，如何模擬天然骨、牙組織的分級結構，構建纖維內仿生礦化膠原材料被認為是目前骨、牙硬組織再生材料研究領域的關鍵問題之一。以聚合物穩定磷酸鈣無定形液相前體為基礎，初步實現纖維內礦化恢復自然礦化膠原的仿生結構，并具有良好機械強度，而受到廣泛關注。但是目前的仿生鈣化方法仍存在周期較長、鈣化深度受限、鈣化不均勻、膠原部分降解及不具有抗菌性能等問題，從而制約了該方法的廣泛應用。如何使用仿生合成的方法，實現膠原纖維內的快速有效礦化，同時賦予礦化膠原支架材料以優異的抗菌性能，成為該領域下一步研究的熱點和難點。

發明內容

針對現有技術的缺陷或不足，本發明的目的在于提供一種抗菌仿生硅化膠原支架材料構建方法。

為此，本發明提供的抗菌仿生硅化膠原支架材料構建方法包括：

將膠原海綿支架在正硅酸和抗菌劑的混合液中進行處理，得到抗菌仿生硅化膠原支架材料。

優選的，所述膠原海綿支架是經聚陽離子表面處理后的膠原海綿支架。

優選的，所述聚陽離子的供體為聚丙烯氯化銨或聚乙烯亞胺。

優選的，所述抗菌溶液為葡萄糖酸氯己定溶液或氯烴基二甲基苯甲胺。

優選的，所述正硅酸和抗菌劑的混合液的PH值為5-6。

優選的，所述抗菌仿生硅化膠原支架材料構建方法包括：

(1)將膠原海綿支架聚丙烯氯化銨溶液或聚乙烯亞胺溶液中孵育制得經聚陽離子表面處理后的膠原海綿支架；

(2)將抗菌劑溶液加入正硅酸溶液中，利用抗菌劑對正硅酸溶液的穩定作用制得穩定的正硅酸和抗菌劑混合液，

(3)將經表面處理的膠原支架置于正硅酸和抗菌劑的混合液中進行礦化處理2-6天，每天更換新鮮的正硅酸和抗菌劑的混合液，最終制得抗菌仿生硅化膠原支架材料。

優選的，所述膠原海綿支架的制備方法包括：

取新鮮牛腱，去除筋膜、脂肪后切成薄片；

將切好的腱片加入蛋白酶消化液中進行消化處理后；

將消化處理后的腱片放入醋酸溶液進行溶脹處理，攪拌均勻并離心除去雜質；

接著采用磷酸鹽溶液對溶脹處理后的牛腱組織進行鹽析，提高膠原溶液純度；接著使用聚乙二醇對牛腱組織進行濃縮，得膠原溶液；

膠原溶液冷凍干燥后得多孔膠原海綿；

使用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳化二亞胺溶液或N-羥基琥珀酰亞胺溶液對多孔膠原海綿進行交聯固定，接著經沖洗后，再次冷凍干燥，制得膠原海綿支架。

所述膠原海綿支架的孔徑為50-200μm，正硅酸和抗菌劑的混合液是由正硅酸溶液和抗菌劑溶液配置而成，且所述正硅酸溶液的質量百分比濃度為2％-8％，所述抗菌溶液的質量百分比濃度為1％-10％，所述正硅酸溶液與抗菌溶液的用量關系為：體積比1:1。

所述膠原海綿支架在正硅酸溶液和抗菌溶液的混合液中處理時間為2-6天。

針對現有技術的缺陷或不足，本發明的另一目的在于提供將上述方法制備的材料作為骨缺損修復材料的應用。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

(1)本發明將抗菌劑氯己定或氯烴基二甲基苯甲胺整合入纖維內仿生硅化膠原材料內部，使抗菌成分緩釋與植骨材料降解同步化，構建了具有良好機械性能、成骨特性和抗菌性能的新型仿生硅化膠原支架材料。

(2)本發明在纖維內仿生硅化膠原材料所引入的氯己定或氯烴基二甲基苯甲胺抗菌成分可以隨著材料中硅酸的釋放而緩慢釋放，從而實現了抗菌作用的發揮與植骨材料降解的同步化，為抗菌仿生硅化膠原應用于感染性骨缺損的修復提供了可能。