CN114668895A - 一种软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，其通过配制1～20％的多糖类聚阳离子电解质溶液和1～10％的多糖类聚阴离子电解质溶液，并将多糖类聚阳离子电解质溶液滴加到多糖类聚阴离子电解质溶液中，令二者在10～100℃下进行反应，制得所述聚电解质分级薄膜。本软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，克服了传统层层自组装法制备聚电解质薄膜过程繁琐复杂、耗费时间长、生产成本高等缺陷，其通过聚阳离子自组装和与阴离子静电络合的方式制备薄膜，在简化制备过程的前提下，缩短了工艺时长并降低了生产成本。广泛适用于聚电解质分级薄膜扩大化和规模化投产。
Description
技术领域
本发明涉及多糖类聚电解质薄膜制备技术领域，具体涉及一种软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法。
背景技术
关节软骨损伤是由外伤或关节退变所致的软骨结构破坏性疾病，关节软骨尚不能完全再生，是造成患者活动障碍和疼痛的主要原因。由于关节软骨损伤后都难以进行修复，一旦发生损伤，严重影响患者的生活质量。目前，关节软骨损伤的治疗方法主要包括软骨下钻孔、微骨折、骨软骨移植等，但这些方法因技术难度、组织整合差等问题的影响而受限。目前新型组织工程为治疗提供了新的方向，选择具有生物相容性和一定力学性能的支架材料，可提高软骨修复的成功率。
天然多糖聚电解质来源于大自然，是一种重要的生物高分子。天然多糖具有生物相容性和无毒副作用的优点，可以用来制备用作软骨支架的聚电解质薄膜。现有利用聚电解质制备薄膜最常用的方法是层层自组装法(LBL)，LBL是一种典型的循环过程，在此过程中，两种带有相反电荷的物质交替地沉积在衬底上，形成不同组分相互交织的多层结构。在此结构中，层与层之间通过静电相互作用、共价键或氢键聚集在一起。然而传统的层层自组装法制备聚电解质薄膜的过程十分繁琐、复杂，需要多次反复浸入带不同电荷的溶液，而且每一次浸入后都需要洗涤，洗去未反应的聚合物多层溶液，不仅耗费时间长，而且生产成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服传统层层自组装法制备聚电解质薄膜过程繁琐复杂、耗费时间长、生产成本高等缺陷，提供一种软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，其通过聚阳离子自组装和与阴离子静电络合的方式制备薄膜，在简化制备过程的前提下，缩短了工艺时长并降低了生产成本。广泛适用于聚电解质分级薄膜扩大化和规模化投产。
本软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法按质量百分比计，由以1～20％的多糖类聚阳离子电解质溶液和1～10％的多糖类聚阴离子电解质溶液制备而成。
作为原料浓度优选，所述多糖类聚阳离子电解质溶液的质量百分比浓度为5～15％；所述多糖类聚阳离子电解质溶液百分比浓度为2～8％。
本软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法具体包括以下步骤，
S1：将多糖聚阳离子电解质溶于水中，得溶液A；
S2：将多糖聚阴离子电解质溶于水中，得溶液B；
S3：将步骤S1得到的溶液A滴加到步骤S2得到的溶液B中，令二者在10～100℃下进行反应，即得所述聚电解质分级薄膜。
具体到原料选择，所述多糖类聚阳离子电解质采用壳聚糖。所述多糖类聚阴离子电解质采用海藻酸钠、卡拉胶、黄原胶或羧甲基纤维素中的一种。
具体到原料溶液的物理性质选择，所述多糖类聚阳离子电解质的粘度为1～1000mPa·s；所述多糖类聚阴离子电解质的粘度为5～5000mPa·s。优选的，所述多糖类聚阳离子电解质的粘度为1～100mPa·s；所述多糖类聚阴离子电解质的粘度为5～5000mPa·s。
具体到终产品的物理性质选择，所述聚电解质分级薄膜厚度为0.1～10mm。优选的，所述聚电解质分级薄膜厚度为0.2～5mm。
本制备工艺的原理为，多糖类聚阳离子电解质与多糖类聚阴离子电解质首先通过聚阳离子自组装，其次两者静电络合，最后形成薄膜。应用本方法制得的薄膜呈现分级的，一侧结构疏松多孔层，另一侧结构致密纤维层。
本发明一种软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，克服了传统层层自组装法制备聚电解质薄膜过程繁琐复杂、耗费时间长、生产成本高等缺陷，其通过聚阳离子自组装和与阴离子静电络合的方式制备薄膜，在简化制备过程的前提下，缩短了工艺时长并降低了生产成本。广泛适用于聚电解质分级薄膜扩大化和规模化投产。
附图说明
下面结合附图对本发明一种软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法作进一步说明：
图1是本软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法的流程框图；
图2是实施例1所制得的壳寡糖/海藻酸钠薄膜的显微镜照片；
图3是实施例2所制得的壳寡糖/海藻酸钠薄膜的显微镜照片；
图4是生物相容性实验所制得的壳寡糖/海藻酸钠薄膜支架材料的荧光显微镜照片(图中，a、b、c分别为3天、5天、7天细胞的存活情况)；
图5是动物对照实验兔子股骨内侧髁情况的大体照片(图中，a、b分别为未放置支架材料、放置支架材料的兔子股骨内侧髁)。
具体实施方式
以下用具体实施例对本发明技术方案做进一步描述，但本发明的保护范围不限制于下列实施例。
实施方式1：如图1所示，按质量百分比计，由以1～20％的多糖类聚阳离子电解质溶液和1～10％的多糖类聚阴离子电解质溶液制备而成，
具体制备方法包括以下步骤，
S1：将多糖聚阳离子电解质溶于水中，得溶液A；
S2：将多糖聚阴离子电解质溶于水中，得溶液B；
S3：将步骤S1得到的溶液A滴加到步骤S2得到的溶液B中，令二者在10～100℃下进行反应，即得所述聚电解质分级薄膜。
实施例1：聚电解质分级膜的制备，
分别称取5g的壳聚糖和2g的海藻酸钠，备用。将所取壳寡糖加入95ml去离子水溶解，得到质量百分比浓度为5％的溶液A。将所取海藻酸钠加入98ml去离子水溶解，得到质量分数比浓度为2％的溶液B。将得到的1ml的所述溶液A滴加到得到的7ml溶液B中，在60℃烘箱下进行反应，形成所述的聚电解质分级薄膜。
对得到的薄膜进行厚度测量，发现厚度约为1mm。对得到的薄膜进行扫描显微镜检测，如图2所示，由图2可知，示出薄膜的整体横截面，具体地可以看出，所制得的壳寡糖/海藻酸钠薄膜呈现分级结构；一侧结构疏松多孔层，另一侧结构致密纤维层。
实施例2：聚电解质薄膜的制备，
分别称取10g的壳聚糖和2g的海藻酸钠，备用。将所取壳寡糖加入90ml去离子水溶解，得到质量百分比浓度为10％的溶液A。将所取海藻酸钠加入98ml去离子水溶解，得到质量分数比浓度为2％的溶液B。将所得的1ml溶液A滴加到所得的7ml溶液B中，在60℃烘箱下进行反应，形成聚电解质薄膜。
对得到的薄膜进行厚度测量，发现厚度约为1.5mm。对得到的薄膜进行扫描显微镜检测，结果如图3所示，由图3可知，示出薄膜的整体横截面，具体地可以看出，所制得的壳寡糖/海藻酸钠薄膜无明显分级结构。
生物相容性实验：首先将实施例1得到的聚电解质薄膜支架材料置于含有体积分数10％胎牛血清的完全培养基中获得浸取液，使用CCK8法测试材料的细胞毒性及增殖活力。然后提取新西兰大白兔软骨细胞，并培养至第三代，制备106个/ml的细胞混悬液，均匀将细胞接种于消毒的聚电解质分级薄膜支架上。将负载细胞薄膜支架在细胞培养箱内培养，隔天换液。最后对负载细胞的聚电解质薄膜培育3、5、7天后，取出支架材料，使用活死细胞试剂盒进行染色后，对其使用荧光显微镜扫描观测细胞的存活情况，结果如图4所示。
由图4表明：培育3、5、7天后细胞的存活率是非常高的，表明通过实施例1制得的壳寡糖/海藻酸钠薄膜具有良好的生物相容性。
动物对照实验：首先选取8周龄新西兰大白兔6只，12个膝关节，体重约为2.0-2.5公斤，配置3％戊巴比妥钠水溶液，按照每公斤体重3ml剂量经腹腔注射，对新西兰大白兔进行麻醉。然后对兔子膝关节上下各5cm剃毛备皮，使用碘伏棉球消毒3次后，逐层使用10％利多卡因浸润麻醉，在兔膝眼内侧使用手术刀作长度约4cm纵行切口，逐层切开皮肤，皮下组织，经髌韧带内侧进入关节腔，充分暴露兔股骨内侧髁。然后使用高速牙科钻对兔子股骨内侧髁进行磨钻，钻孔深度约2mm，直径3mm，确切止血后，用碘伏水冲洗消毒。将实施例1制得的聚电解质分级薄膜植入缺损处，并以此为实验组，对照组缺损处不做处理，碘伏冲洗消毒，逐层缝合关节囊，肌肉，皮肤。最后对创面进行消毒，纱布包扎创面，后肌注头孢唑啉钠注射液预防感染，连续注射3天抗生素，每3天创面换药，预防感染，结果如图5所示。
由图5表明：实施例1制得的聚电解质分级薄膜对软骨损伤具有一定的修复作用。
本软骨支架用聚电解质分级薄膜克服了传统层层自组装法制备聚电解质薄膜过程繁琐复杂、耗费时间长、生产成本高等缺陷，其通过聚阳离子自组装和与阴离子静电络合的方式制备薄膜，在简化制备过程的前提下，缩短了工艺时长并降低了生产成本。广泛适用于聚电解质分级薄膜扩大化和规模化投产。
以上描述显示了本发明的主要特征、基本原理，以及本发明的优点。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施方式或者实施例的细节，且在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此应将上述实施方式或者实施例看作示范性的，且非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，其特征是：按质量百分比计，由以1～20％的多糖类聚阳离子电解质溶液和1～10％的多糖类聚阴离子电解质溶液制备而成。
2.根据权利要求1所述的软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，其特征是：所述多糖类聚阳离子电解质溶液的质量百分比浓度为5～15％；所述多糖类聚阳离子电解质溶液百分比浓度为2～8％。
3.根据权利要求1所述的软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，其特征是：所述制备方法包括以下步骤，
S1：将多糖聚阳离子电解质溶于水中，得溶液A；
S2：将多糖聚阴离子电解质溶于水中，得溶液B；
S3：将步骤S1得到的溶液A滴加到步骤S2得到的溶液B中，令二者在10～100℃下进行反应，即得所述聚电解质分级薄膜。
4.根据权利要求3所述的软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，其特征是：所述多糖类聚阳离子电解质采用壳聚糖。
5.根据权利要求3所述的软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，其特征是：所述多糖类聚阴离子电解质采用海藻酸钠、卡拉胶、黄原胶或羧甲基纤维素中的一种。
6.根据权利要求3所述的软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，其特征是：所述多糖类聚阳离子电解质的粘度为1～1000mPa·s；所述多糖类聚阴离子电解质的粘度为5～5000mPa·s。
7.根据权利要求6所述的软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，其特征是：所述多糖类聚阳离子电解质的粘度为1～100mPa·s；所述多糖类聚阴离子电解质的粘度为5～5000mPa·s。
8.根据权利要求3所述的软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，其特征是：所述聚电解质分级薄膜厚度为0.1～10mm。
9.根据权利要求8所述的软骨支架用聚电解质分级薄膜的制备方法，其特征是：所述聚电解质分级薄膜厚度为0.2～5mm。
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2022
- 2022-02-10 CN CN202210125424.5A patent/CN114668895A/zh active Pending
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