專利名稱：一種用于組織修復的生長因子緩釋體系的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于組織修復的生長因子緩釋體系，具體地說是涉及一種利用電紡絲技術制備載有生長因子的納米纖維緩釋體系的方法。
背景技術：
生長因子是具有誘導和刺激細胞增殖、維持細胞存活等生物效應的蛋白類物質，其對促進細胞增殖、組織或器官的修復和再生都具有重要的促進作用，在組織工程中有著重要的地位。但各種生長因子都是多肽蛋白類物質，在有水存在及室溫環(huán)境下很容易失去生物活性。如直接注入體內，生長因子將在一天之內被迅速的彌散及降解，無法起到長期促進缺損組織修復的作用。因此，如何在身體環(huán)境下保持且盡可能延長生長因子的生物活性，是生長因子能真正在臨床發(fā)揮作用的關鍵所在。
為解決生長因子的應用問題，可將藥物控緩釋技術引入組織工程。即利用生物可降解聚合物材料負載各種生長因子或激素，向種子細胞定量持續(xù)釋放，從而使生長因子能長期保持活性，促進細胞的生長和分化。
載有各種生長因子的微球緩釋體系已開始應用于組織工程上，并取得了一定的促進細胞生長和增殖的作用。一般的做法是先制成載有生長因子的微球緩釋體系，再涂覆于支架材料表面，工序繁復，而且達不到很好的固定效果，容易脫落。
電紡絲是一種可簡便高效地制備納米纖維的新技術。其通過向聚合物溶液或熔體施加高電場產(chǎn)生噴射流，噴射流經(jīng)過空氣中，由于流體不穩(wěn)性，產(chǎn)生高速鞭動而被迅速拉細，同時溶劑揮發(fā)或熔體固化，形成直徑在3～5000nm的纖維。電紡絲纖維在功能材料領域特別是生物醫(yī)用領域已取得了很多應用，如組織工程支架、傷口敷料、手術隔離膜等。而在藥物緩釋領域，電紡絲纖維也有著潛在的應用前景。國內發(fā)明專利申請《利用電紡絲制備組織工程支架材料的方法及裝置》(申請?zhí)?3137309.7)中公開了一種利用多種天然高分子聚合物或合成高分子溶液或熔融液進行紡絲的電紡絲工藝及設備，從而為電紡絲技術應用于組織工程提供了一種可能性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種利用電紡絲技術制備新型載有生長因子的納米纖維緩釋體系的方法，該方法工藝簡單、操作方便；利用該方法，不但可制成載有生長因子的緩釋膜片，植入體內以配合治療，更可直接將緩釋體系加工成組織工程支架，減少組織工程支架的活化工序，提高生長因子的有效利用率；使生長因子負載量及釋放速率可調節(jié)范圍寬、釋放穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的一種用于組織修復的生長因子緩釋體系的制備方法，其特征在于該方法按如下步驟進行
1)將生物可降解聚合物材料與生長因子按質量比為1～100∶1共同溶解于生物無毒的相應溶劑中，配成質量濃度為0.01-1g/mL的電紡絲溶液；2)在步驟1)中加入質量濃度為0-0.1g/mL的生物無毒的表面活性劑及0-0.1g/mL的電解質，以調節(jié)紡絲性能；3)使用電紡絲技術，將上述配制的溶液電紡成纖維，制成載有生長因子的納米纖維無紡布或取向纖維產(chǎn)品。
本發(fā)明中所使用的生物可降解聚合物材料包括聚羥基烷酸酯類及其共聚物，選自聚β-羥基丁酸酯(PHB)、聚β-羥基戊酸酯(PHV)、聚β-羥基己酸酯(PHHx)；聚丙交酯(PLA)、聚乙交酯(PGA)、聚己內酯(PCL)及乙交酯丙交酯共聚物(PLGA)；蛋白質類，選自牛血清蛋白(BSA)、膠原(Gellatin)、明膠；聚乙烯醇(PVA)；殼聚糖(Chitosan)及其衍生物；可降解聚氨酯類；聚碳酸酯類(PC)；或上述材料的共混物。
本發(fā)明中所使用的生長因子包括骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、轉化生長因子-β1(TGF-β1)、堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)、胰島細胞生長因子(IGF-1，IGF-2)、血管內皮細胞生長因子(VEGF)、表皮生長因子(EGF)、神經(jīng)膠質生長因子(GGF)、軟骨調節(jié)素-I(ChM-I)、血小板衍化生長因子(PDGF)或角朊細胞生長因子(KGF)。
本發(fā)明中所使用的生物無毒的表面活性劑包括十二烷基硫酸鈉(SDS)；環(huán)氧乙烷及環(huán)氧丙烷嵌段共聚物；脂肪族PPO-PEO共聚醚類；卵磷脂；聚乙二醇；蔗糖脂肪酸酯，如硬脂酸蔗糖酯、月桂酸蔗糖酯等。
本發(fā)明中所使用的生物無毒的電解質包括脂肪族季銨鹽類，如氯化三乙基芐基銨(TEBA)、氯化甲基三辛基銨等。
本發(fā)明所提供的方法與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果該方法操作簡單，工序簡便，可使生長因子在缺損組織的修復治療中得到有效的利用。由于將藥物加入可降解聚合物溶液中進行電紡絲得到的納米纖維具有極高的比表面積，載藥量及釋藥速率可調節(jié)的范圍大，且隨著聚合物材料的降解，纖維表面的孔隙增大，釋藥速率可得到提高，由此彌補了由于藥物釋放使纖維內部所載藥量減少而引起的釋藥速率降低。如條件控制適宜，藥物可得到穩(wěn)定的零級釋放。而且生長因子包裹在納米纖維支架內部，還可以促進細胞向支架內部增殖，從而促進細胞之間的融合與胞外基質的分泌。隨著細胞增殖成組織，聚合物支架完全降解后，生長因子的釋放也隨之結束，從而可使成本較高的生長因子得到最有效的利用。本發(fā)明所制得的納米纖維緩釋體系制品可直接植入組織缺損部位配合治療，也可用制成各種不同形狀的組織工程支架，如用于血管組織工程和神經(jīng)組織工程的管狀支架，用于皮膚組織工程的片狀支架，種植上細胞并經(jīng)體外培養(yǎng)，使細胞生長增殖而成組織替代物，再植入體內以修復缺損組織。
具體實施例方式
本發(fā)明使用的可降解材料中的可降解聚氨酯類參考國內發(fā)明專利《一種含有聚-β-羥基丁酸酯嵌段的聚氨酯彈性體的合成》(申請?zhí)?2129486.0)。
本發(fā)明采用的電紡絲技術可參考本申請人申請的《利用電紡絲制備組織工程支架材料的方法及裝置》(申請?zhí)?3137309.7)中公開的技術和設備進行。
使用本方法制備得到的產(chǎn)品既可制成膜片植入體內組織缺損部位以配合治療，也可直接制成各種不同形狀的組織工程支架，如用于血管組織工程和神經(jīng)組織工程的管狀支架，用于皮膚組織工程的片狀支架。
下面實施例可進一步說明和解釋本發(fā)明的操作過程及其配方。
實施例1(1)將質量比為4∶1的PLA與BMP的混合物溶解于乙醚中，配成濃度為0.1g/mL的溶液，然后加入0.01g/mL量的TEBA調節(jié)溶液電性質；(2)將所配得的溶液進行電紡絲，得到纖維直徑為800～1000nm的納米纖維無紡布產(chǎn)品；(3)將所制得的納米纖維無紡布植入骨折處，用骨螺釘固定，以促進骨折愈合。
實施例2(1)將質量比為100∶1的PLA與BMP的混合物溶解于乙醚中，配成濃度為0.01g/mL的溶液；(2)將所配得的溶液進行電紡絲，得到纖維直徑為400～600nm的納米纖維無紡布產(chǎn)品；(3)將所制得的納米纖維無紡布植入骨折處，用骨螺釘固定，以促進骨折愈合。
實施例3(1)將質量比為1∶1的PGA與BMP的混合物溶解于乙醚中，配成濃度為0.5g/mL的溶液，然后加入0.1g/mL量的TEBA和0.001g/mL卵磷脂調節(jié)溶液性質；(2)將所配得的溶液進行電紡絲，得到纖維直徑為1200～1500nm的納米纖維無紡布產(chǎn)品；(3)將所制得的納米纖維無紡布植入骨折處，用骨螺釘固定，以促進骨折愈合。
實施例4(1)將質量比為40∶1的PHBV與BMP的混合物溶解于丙酮中，配成濃度為1g/mL的溶液，加入0.1g/mLSDS調節(jié)溶液性質；(2)將所配得的溶液進行電紡絲，得到纖維直徑為2000～2500nm的納米纖維無紡布產(chǎn)品；(3)將所制得的納米纖維無紡布植入骨折處，用骨螺釘固定，以促進骨折愈合。
實施例5(1)將質量比為20∶20∶1的可降解PU、PHBV與EGF的混合物溶于1，4-二氧六環(huán)中，配成濃度為0.2g/mL的溶液；(2)將所配得的溶液進行電紡絲，纖維直徑為1200～1400nm的得到納米纖維無紡布產(chǎn)品；(3)將所制得的納米纖維無紡布用作表皮組織工程支架。
實施例6(1)將質量比為6∶1的可降解PU與EGF的混合物溶于1，4-二氧六環(huán)中，配成濃度為0.3g/mL的溶液；(2)將所配得的溶液進行電紡絲，得到纖維直徑為1300～1600nm的納米纖維無紡布產(chǎn)品；(3)將所制得的納米纖維無紡布用作表皮組織工程支架。
實施例7(1)將質量比為50∶1的可降解PU與VEGF的混合物溶于1，4-二氧六環(huán)中，配成濃度為0.4g/mL的溶液；(2)將所配得的溶液進行電紡絲，用旋轉接收裝置，得到纖維直徑為1500～1800nm的，直徑為1cm管狀納米纖維無紡布；(3)將所制得的管狀無紡布用作血管組織工程支架。
實施例8(1)將質量比為20∶1的膠原與VEGF的混合物溶于1，4-二氧六環(huán)中，配成濃度為0.05g/mL的溶液；(2)將所配得的溶液進行電紡絲，用旋轉接收裝置，得到纖維直徑為70～100nm的，直徑為1.5cm的管狀納米纖維無紡布；(3)將所制得的管狀無紡布用作血管組織工程支架。
實施例9(1)將質量比為10∶20∶1的明膠、膠原與GGF的混合物溶于1，4-二氧六環(huán)中，配成濃度為0.3g/mL的溶液；(2)將所配得的溶液進行電紡絲，用旋轉接收裝置，得到纖維直徑為150～200nm的，直徑為5mm的管狀納米纖維無紡布；(3)將所制得的管狀無紡布用作神經(jīng)組織工程支架。
實施例10(1)將質量比為1∶5∶1的明膠、膠原與GGF的混合物溶于1，4-二氧六環(huán)中，配成濃度為0.2g/mL的溶液；(2)將所配得的溶液進行電紡絲，用旋轉接收裝置，得到纖維直徑為110～140nm的，直徑為5mm的管狀納米纖維無紡布；(3)將所制得的管狀無紡布用作神經(jīng)組織工程支架。
權利要求
1.一種用于組織修復的生長因子緩釋體系的制備方法，其特征在于該方法按如下步驟進行1)將生物可降解聚合物材料與生長因子按質量比為1～100∶1共同溶解于生物無毒的相應溶劑中，配成質量濃度為0.01-1g/mL的電紡絲溶液；2)在步驟1)中加入質量濃度為0-0.1g/mL的生物無毒的表面活性劑及0-0.1g/mL的電解質，以調節(jié)紡絲性能；3)使用電紡絲技術，將上述配制的溶液電紡成纖維，制成載有生長因子的納米纖維無紡布或取向纖維產(chǎn)品。
2.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的生物可降解聚合物材料包括聚羥基烷酸酯類及其共聚物，選自聚β-羥基丁酸酯、聚β-羥基戊酸酯和聚β-羥基己酸酯；聚丙交酯、聚乙交酯、聚己內酯及乙交酯和丙交酯的共聚物；蛋白質類，選自牛血清蛋白、膠原、明膠；聚乙烯醇；殼聚糖及其衍生物；可降解聚氨酯類；聚碳酸酯類或上述材料的共混物；所述的生長因子包括骨形態(tài)發(fā)生蛋白、轉化生長因子-β1、堿性成纖維細胞生長因子、胰島細胞生長因子、血管內皮細胞生長因子、表皮生長因子、神經(jīng)膠質生長因子、軟骨調節(jié)素-I、血小板衍化生長因子或角朊細胞生長因子。
3.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的生物無毒的表面活性劑包括十二烷基硫酸鈉；環(huán)氧乙烷及環(huán)氧丙烷嵌段共聚物；脂肪族PPO-PEO共聚醚類；卵磷脂；聚乙二醇；蔗糖脂肪酸酯，選自硬脂酸蔗糖酯和月桂酸蔗糖酯。
4.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的生物無毒的電解質采用脂肪族季銨鹽類，選自氯化三乙基芐基銨和氯化甲基三辛基銨。
全文摘要
一種用于組織修復的生長因子緩釋體系的制備方法，涉及一種利用電紡絲技術制備載有生長因子的納米纖維緩釋體系。本發(fā)明由生物可降解聚合物材料與生長因子復合，并利用電紡絲技術制成載有生長因子的納米纖維緩釋體系。該方法不僅操作簡單，工序簡便，而且可使生長因子在缺損組織的修復治療中得到有效的利用。該緩釋體系可在體內穩(wěn)定恒速釋放生長因子，避免了生長因子的失活，可長期促進細胞增殖及組織修復。所得產(chǎn)品既可制成膜片植入組織缺損部位以配合治療，也可直接制成組織工程支架，種植上細胞并經(jīng)體外培養(yǎng)，使細胞生長增殖而成組織替代物，再植入體內以修復缺損組織。
文檔編號D01F1/10GK1584143SQ200410048040
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月11日 優(yōu)先權日2004年6月11日
發(fā)明者胡平, 施一平, 方壯熙 申請人:清華大學