一种可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜及其制备方法。它是以细菌纤维素膜为基底，将纳米磷酸钙负载于细菌纤维素膜上，得到纳米磷酸钙/细菌纤维素膜，然后再用多巴胺修饰此纳米磷酸钙/细菌纤维素膜，得到经多巴胺修饰的细菌纤维素膜；制备γ‑聚谷氨酸/左旋多巴凝胶微球，然后负载抗菌药物，得到功能化凝胶；再将功能化凝胶倾倒于经多巴胺修饰的细菌纤维素膜表面，干燥后得到可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜。本发明专利技术制备的可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜，界面结合牢固，具有一定的力学性能、骨诱导和骨传导活性，能够缓释抗菌药物预防或治疗局部感染。

Sustained release antibacterial composite film capable of guiding bone tissue regeneration and preparation method thereof

The invention discloses a sustained release antibacterial composite film capable of guiding bone tissue regeneration and a preparation method thereof. It is based on the bacterial cellulose membrane as substrate, nano calcium phosphate load on the bacterial cellulose membrane, nano calcium phosphate / bacterial cellulose membrane, then the dopamine modified nano calcium phosphate / bacterial cellulose membrane, bacterial cellulose membrane modified by dopamine; preparing gamma polyglutamic acid / levodopa Gel Microspheres, and then load antibiotics, to obtain the functional gel; then functional gel pouring on the surface of bacterial cellulose membrane modified by dopamine, after drying can release guided bone regeneration antibacterial composite film. Release prepared by the invention can be guided bone regeneration antibacterial composite film, interface bonding strength, can induce bone conduction and mechanical properties, the activity of bone, can release antibacterial drug for the prevention and treatment of local infection.

【技术实现步骤摘要】
一种可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜及其制备方法
：本专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜及其制备方法。
技术介绍
：引导骨组织再生(GuidedBoneRegeneration，GBR)是将屏障膜覆盖在骨缺损区的骨组织表面，将软组织与骨组织隔开，防止上皮细胞以及结缔组织来源的成纤维细胞长入缺损区，使骨缺损局部的骨诱导因子含量相对增加，诱导骨生长、填充骨缺损。其中屏障膜是GBR技术的关键，其结构和性能直接影响骨再生的效果。膜材料是该项技术的核心，理想的引导再生膜应该具备以下特性：①生物相容性，无生物毒性；②生物可降解性，可完全降解吸收；③生物活性，能够模拟骨基质的结构，具有骨诱导性，能够促进骨组织的再生；④有一定的机械强度，具有空间维持能力并有利于术者操作。术后感染是引导骨再生术后的并发症之一，目前，国内有很多关于骨科抗菌策略探讨和报道。但是这些策略或研究通常只用来评估骨科植入物的抗感染能力，没有考虑对骨整合骨再生的影响；或骨科植入材料单只考虑促进组织细胞的粘附、增殖、分化、矿化和提高界面的骨结合率、骨愈合速度、骨结合强度等。众所周知，骨修复是一个复杂的过程，需要多种因素的结合来促进骨愈合。临床中认为治疗感染确切有效的方法是彻底清除感染病灶，并且局部给予抗菌药物持续治疗。因此，研究抑菌性GBR膜在治疗骨缺损的同时能够缓释抗菌药物预防术后感染已经成为一种趋势。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供了一种表面功能化的可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜及其制备方法。本专利技术的第一个目的是提供一种可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以细菌纤维素膜为基底，将纳米磷酸钙负载于细菌纤维素膜上，得到纳米磷酸钙/细菌纤维素膜，然后再用多巴胺修饰此纳米磷酸钙/细菌纤维素膜，得到经多巴胺修饰的细菌纤维素膜；制备γ-聚谷氨酸/左旋多巴凝胶微球，然后负载抗菌药物，得到功能化凝胶；再将功能化凝胶倾倒于经多巴胺修饰的细菌纤维素膜表面，干燥后得到可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜。具体步骤为：(1)称取纳米磷酸钙粉末加入于质量分数0.5％～5.0％分散剂水溶液中，超声分散15～60min，制得含纳米磷酸钙的分散溶液，所述的纳米磷酸钙粉末和分散剂水溶液的添加比为0.5～2.0g:1L；将细菌纤维素膜经低温等离子体处理制得表面富含氧极性官能团的细菌纤维素膜，然后悬挂于含纳米磷酸钙的分散溶液中，100～200r/min磁力搅拌8～30h，静置12-36h，用蒸馏水进行洗涤，得到纳米磷酸钙/细菌纤维素膜；(2)称取盐酸多巴胺，将其溶于6.0～12mmol/L的Tris缓冲液中，制得浓度为1.0～2.5mg/mL的多巴胺溶液；氮气保护条件下，将步骤(1)中所得的纳米磷酸钙/细菌纤维素膜悬浮于多巴胺溶液中，15～36h取出，用6.0～12mmol/L的Tris缓冲液漂洗2～5次后干燥，得到经多巴胺修饰的细菌纤维素膜；(3)向浓度为0.1～0.4mol/Lγ-聚谷氨酸水溶液中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，100～200r/min搅拌5～25min，再加入左旋多巴，冰浴条件下快速搅拌3～10小时，搅拌过程中调节pH值范围为3.0～5.0，然后在室温下搅拌5-12h，反应结束后，除去多余的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和左旋多巴，调节pH值范围为6.5～7.5，真空冷冻干燥，得到γ-聚谷氨酸/左旋多巴凝胶微球，然后用浓度为0.2～1.0mmol/L的抗菌药物溶液浸泡8～30h，在凝胶化温度下保持2～8h，得到功能化凝胶；所述的γ-聚谷氨酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和左旋多巴的摩尔比为2～8:0.2～5:0.2～1.5:0.1～4；所述的γ-聚谷氨酸水溶液和抗菌药物溶液的体积比为1:1～4.3；(4)将步骤(3)所述的功能化凝胶倾倒于步骤(2)所述的经多巴胺修饰的细菌纤维素膜表面，真空冷冻干燥，得到可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜。步骤(1)所述的分散剂优选为十六烷基三甲基溴化铵、焦磷酸钠、六偏磷酸钠或正磷酸钠。步骤(1)所述的将细菌纤维素膜经低温等离子体处理制得表面富含氧极性官能团的细菌纤维素膜具体为：将细菌纤维素膜放入反应瓶中反应器电极的正中间，并在封闭的反应器内充入氧气，等离子放电电压为5～12kV，放电频率为5～13MHZ，放电间歇为2～5mm，处理1～3min，得到表面富含氧极性官能团的细菌纤维素膜。步骤(3)所述的凝胶化温度优选为22℃～47℃。所述的纳米磷酸钙选自纳米γ-聚谷氨酸/羟基磷灰石和纳米γ-聚谷氨酸/β-磷酸三钙中的一种或两种混合物。所述的纳米磷酸钙的粒径优选为150～300nm。所述的抗菌药物优选为青霉素类、头孢菌素类、万古霉素、替考拉宁或抗菌肽。所述的青霉素类优选为氨苄西林或哌拉西林，所述的头孢菌素类优选为头孢唑林、头孢拉定或头孢呋辛，所述的抗菌肽优选为Mersacidin、Lactofericin-B或PG-1protegrin。优选，所述的纳米磷酸钙/细菌纤维素膜上的纳米磷酸钙和细菌纤维素膜的质量比为1:5～50。本专利技术的第二目的是提供一种上述的制备方法制备得到的可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜。通过将本专利技术中的引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜覆盖在骨缺损区，使功能化凝胶层面向骨缺损腔，细菌纤维素膜朝向软组织面，不但起到屏障作用和预防骨感染的作用，还有选择性地引导成骨细胞向受损伤的部位附着、增殖，达到组织修复的目的。本专利技术制备的引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜利用不同来源的可降解材料的优缺点，设计了一种以细菌纤维素膜为基底，并将具成骨诱导作用纳米磷酸钙负载于其中，得到纳米磷酸钙/细菌纤维素膜，然后进行多巴胺修饰，得到经多巴胺修饰的细菌纤维素膜；制备γ-聚谷氨酸/左旋多巴凝胶微球，并包载抗菌药物，得到功能化凝胶；最后应用多巴胺自聚合作用将细菌纤维素膜层和功能化凝胶层相结合，形成具有引导骨组织再生能力的缓释抗菌复合膜。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术制备的引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜以细菌纤维素膜为基底，并掺入具有诱导成骨作用的纳米磷酸钙，具有一定的力学性能、骨诱导和骨传导活性。(2)制备γ-聚谷氨酸/左旋多巴凝胶微球，吸附包载抗菌药物，起到缓释抗菌药物预防或治疗局部感染的目的。(3)本专利技术制备的引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜是利用多巴胺自聚合且能吸附于材料表面的特性对细菌纤维素膜进行表面修饰，结合牢固，避免了以往该领域制备同类复合材料时仅将不同成分材料简单混合所造成的界面结合不稳定的问题。具体实施方式：以下实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。以下实施例中的γ-聚谷氨酸/羟基磷灰石的来源是按照授权专利号为：ZL201110377514.5，专利技术名称为：一种新型γ-聚谷氨酸/羟基磷灰石复合材料及其制备方法，通过此方法制备获得的纳米磷酸钙粉末。其具体方法示例如下：按羟基磷灰石化学式中钙离子与磷离子的量，即Ca:P＝5:3的摩尔比，选取氯化钙和磷酸二氢钠分别配置浓度为1mol/L的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以细菌纤维素膜为基底，将纳米磷酸钙负载于细菌纤维素膜上，得到纳米磷酸钙/细菌纤维素膜，然后再用多巴胺修饰此纳米磷酸钙/细菌纤维素膜，得到经多巴胺修饰的细菌纤维素膜；制备γ‑聚谷氨酸/左旋多巴凝胶微球，然后负载抗菌药物，得到功能化凝胶；再将功能化凝胶倾倒于经多巴胺修饰的细菌纤维素膜表面，干燥后得到可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜。

【技术特征摘要】
1.一种可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以细菌纤维素膜为基底，将纳米磷酸钙负载于细菌纤维素膜上，得到纳米磷酸钙/细菌纤维素膜，然后再用多巴胺修饰此纳米磷酸钙/细菌纤维素膜，得到经多巴胺修饰的细菌纤维素膜；制备γ-聚谷氨酸/左旋多巴凝胶微球，然后负载抗菌药物，得到功能化凝胶；再将功能化凝胶倾倒于经多巴胺修饰的细菌纤维素膜表面，干燥后得到可引导骨组织再生的缓释抗菌复合膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体步骤为：(1)称取纳米磷酸钙粉末加入于质量分数0.5％～5.0％分散剂水溶液中，超声分散15～60min，制得含纳米磷酸钙的分散溶液，所述的纳米磷酸钙粉末和分散剂水溶液的添加比为0.5～2.0g:1L；将细菌纤维素膜经低温等离子体处理制得表面富含氧极性官能团的细菌纤维素膜，然后悬挂于含纳米磷酸钙的分散溶液中，100～200r/min磁力搅拌8～30h，静置12-36h，用蒸馏水进行洗涤，得到纳米磷酸钙/细菌纤维素膜；(2)称取盐酸多巴胺，将其溶于6.0～12mmol/L的Tris缓冲液中，制得浓度为1.0～2.5mg/mL的多巴胺溶液；氮气保护条件下，将步骤(1)中所得的纳米磷酸钙/细菌纤维素膜悬浮于多巴胺溶液中，15～36h取出，用6.0～12mmol/L的Tris缓冲液漂洗2～5次后干燥，得到经多巴胺修饰的细菌纤维素膜；(3)向浓度为0.1～0.4mol/Lγ-聚谷氨酸水溶液中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，100～200r/min搅拌5～25min，再加入左旋多巴，冰浴条件下快速搅拌3～10小时，搅拌过程中调节pH值范围为3.0～5.0，然后在室温下搅拌5～12h，反应结束后，除去多余的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和左旋多巴，调节pH值范围为6.5～7.5，真空冷冻干燥，得到γ-聚谷氨酸/左旋多巴凝胶微球，然后用浓度为0.2～1.0mmol/L的抗菌...

【专利技术属性】
技术研发人员：疏秀林，施庆珊，陈铭杰，冯静，黄小茉，
申请(专利权)人：广东省微生物研究所广东省微生物分析检测中心，
类型：发明
国别省市：广东,44