一种鱼鳞基生物活性补片及其制备方法和应用技术

技术编号:37343513 阅读:19 留言:0更新日期:2023-04-22 21:34
本发明专利技术涉及一种鱼鳞基生物活性补片及其制备方法和应用。所述鱼鳞基生物活性补片包括鱼鳞基底和无机活性组分;所述鱼鳞基生物活性补片具有螺旋排列的多层微结构,且每个片层是由鱼鳞基底的胶原纤维与无机活性组分原位矿化结合而成;所述鱼鳞基底为脱钙后的天然鱼鳞;所述无机活性组分占鱼鳞基生物活性补片的质量百分比为0~60wt%,优选为20~42wt%。优选为20~42wt%。优选为20~42wt%。

【技术实现步骤摘要】
一种鱼鳞基生物活性补片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种鱼鳞基生物活性补片及其制备方法,和其在制备肌腱/韧带修复材料方面的应用,属生物材料领域。

技术介绍

[0002]肌腱/韧带损伤是一类常见的运动医学疾病,往往需要手术进行修复,由于肌腱本身血供较差、加之退行性变化等原因,手术后修复的肌腱需要经过一个长期的自我愈合过程。此外,由于本身肌腱存在一定的张力,手术修复后的肌腱同样面临着张力过大的问题,会导致肌腱难以愈合甚至再次撕裂。且一些严重的肌腱损伤,如巨大型肩袖撕裂等,肌腱已难以通过手术缝合,导致肌腱和骨界面之间存在缝隙。
[0003]针对以上问题,采用肌腱补片或肌腱移植物用于辅助性治疗受损的肌腱、肌腱移植是个可行的治疗手段。肌腱补片可以降低肌腱和骨之间的张力,为细胞生长提供了附着点,从而改善肌腱以及腱骨界面的愈合。人工肌腱补片因其来源广泛、可避免供区损伤、低免疫原性和无传染病风险等因素越来越受到临床医生的青睐。虽然近年来有一系列人造肌腱补片的制备方法被提出,但是现有的人工肌腱补片难以兼顾高强度与高生物活性,这一问题仍待解决。
[0004]一些自然生物的外骨骼具有良好的力学性质,例如鱼鳞、贝壳、龙虾外壳等。其中,鱼鳞是一种高强度的柔性天然材料,因其特殊的螺旋排列的多层微结构,使之具有优异的抗拉强度。目前,国内鲜少有基于具有特殊微结构的天然材料制备生物材料的报道,这一类天然材料经过合适的方法进行处理,可以在保留多层微结构的条件下,提高其生物活性,用于制备兼具高强度与高生物活性的人工肌腱补片

技术实现思路

[0005]针对上述问题,本专利技术提供了一种用于肌腱/韧带修复的鱼鳞基生物活性补片及其制备方法。
[0006]一方面,本专利技术提供了一种鱼鳞基生物活性补片,所述鱼鳞基生物活性补片包括鱼鳞基底和无机活性组分;所述鱼鳞基生物活性补片具有螺旋排列的多层微结构,且每个片层是由鱼鳞基底的胶原纤维与无机活性组分原位矿化结合而成;所述鱼鳞基底为脱钙后的天然鱼鳞(利用脱钙时间控制在钙化层刚好完全去除、鱼鳞中胶原纤维充分暴露且未被破坏的程度,此时脱钙后的鱼鳞基底具有定向胶原纤维束构成的螺旋楼梯状微结构,达到了最佳的力学性质,且胶原纤维束的充分暴露,可作为矿化位点,便于后续的原位矿化处理);所述无机活性组分占鱼鳞基生物活性补片的质量百分比为0~60wt%,无机活性组分的加入有利提高补片的生物活性性质,使补片可以通过释放钙、硅等活性无机离子,局部调控干细胞分化、血管再生、并能够诱导腱骨界面过渡组织的再生,改善肌腱缺损的修复,所述生物活性补片中无机活性组分最优的含量为20~42wt%。
[0007]本专利技术中,鱼鳞基生物活性补片保留了天然鱼鳞原始的螺旋排列的多层微结构,
每个片层由胶原纤维和无机活性组分结合构成(或不含无机活性组分),按照一定角度旋转排列成螺旋状。其中,无机活性组分的含量控制在上述范围内,可以避免接触因高浓度溶液导致鱼鳞内部的胶原蛋白大量水解,从而导致力学性质降低,无法承受肌腱部位的张力。
[0008]较佳的,在脱钙之前,天然鱼鳞为鱼类生物鳞片,优选为鲢鱼鱼鳞片、鲤鱼鱼鳞片、草鱼鱼鳞片、或青鱼鱼鳞片,最优选为青鱼鱼鳞。将新鲜的天然鱼鳞洗净剥离筋膜组织后,浸泡于脱钙液中进行脱钙处理,以形成鱼鳞基底。
[0009]较佳的,所述脱钙所用脱钙液为EDTA脱钙液、甲酸水溶液、盐酸水溶液中的至少一种,浓度为0.1~0.5mol/L;所述脱钙的时间为3~14天。根据不同的鱼鳞片,脱钙时间需控制在钙化层刚好完全去除、鱼鳞微结构中胶原纤维充分暴露且未被破坏,此时脱钙后的鱼鳞基底具有定向胶原纤维束构成的螺旋楼梯状微结构,达到了最佳的力学性质;且胶原纤维束的充分暴露,可作为矿化位点,便于后续的原位矿化处理。具体来说,鲢鱼鱼鳞片所用脱钙液为EDTA脱钙液、甲酸水溶液、盐酸水溶液中的至少一种,浓度为0.3~0.5mol/L,脱钙的时间为10~14天。鲤鱼鱼鳞片所用脱钙液为EDTA脱钙液、甲酸水溶液、盐酸水溶液中的至少一种,浓度为0.3~0.5mol/L,脱钙的时间为10~14天。草鱼鱼鳞片所用脱钙液为EDTA脱钙液、甲酸水溶液、盐酸水溶液中的至少一种,浓度为0.3~0.5mol/L,脱钙的时间为6~10天。青鱼鱼鳞片所用脱钙液为EDTA脱钙液、甲酸水溶液、盐酸水溶液中的至少一种,浓度为0.3~0.5mol/L,脱钙的时间为3~7天。
[0010]较佳的,所述无机活性组分为硅酸钙、硅酸镁、硅酸锌、硅酸锰、磷酸钙、磷酸镁、磷酸锌、磷酸锰中的至少一种。
[0011]较佳的,所述鱼鳞基生物活性补片的最大拉力为15~145MPa;所述鱼鳞基生物活性补片的杨氏模量为350~770MPa;所述鱼鳞基生物活性补片的韧性为1~18MJ
·
m
‑3。
[0012]另一方面,本专利技术提供了一种鱼鳞基生物活性补片的制备方法,在真空条件下,将脱钙后的天然鱼鳞浸泡在含有金属阳离子的矿化液中保持4~12小时,再经清洗和干燥,得到所述鱼鳞基生物活性补片。
[0013]本专利技术提出鱼鳞基生物活性补片的制备方法,可以在保持补片良好力学的情况下,将一种或多种无机活性组分与鱼鳞自身的胶原纤维结合,提高生物活性。
[0014]较佳的,所述含有金属阳离子的矿化液中金属阳离子为钙离子、镁离子、锰离子、锌离子中的至少一种(优选钙离子、镁离子、锰离子、锌离子中的至少两种);所述含有金属阳离子的矿化液中金属阳离子浓度范围为0.1~2M。
[0015]较佳的,所述含有金属阳离子的矿化液中金属阳离子源为钙的硅酸盐、镁的硅酸盐、锰的硅酸盐、锌的硅酸盐、钙的磷酸盐、镁的磷酸盐、锰的磷酸盐、锌的磷酸盐中的至少一种。
[0016]较佳的,所述真空条件的真空度<500Pa。
[0017]再一方面,本专利技术提供了一种鱼鳞基生物活性补片在制备肌腱/韧带修复材料中的应用。
[0018]有益效果:本专利技术中,鱼鳞基生物活性补片由鱼鳞基底和无机活性组分构成(或不含无机活性组分),具有良好的抗拉强度和生物活性,能够支持细胞黏附和增殖、刺激肌腱—骨组织来源的多种细胞的分化和表型维持,有望用于肌腱/韧带损伤的修复。
附图说明
[0019]图1是本专利技术一实施方式硅酸钙修饰的鱼鳞基生物活性补片的制备流程图;图2中的(a)为天然鱼鳞的微结构示意图和横截面的扫描电镜图(O

FS),(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为实施例1

5中不含无机活性组分脱钙后鱼鳞基底的微结构示意图和扫描电镜图(即0FS、0.2CS

FS、0.5CS

FS、0.75CS

FS、1CS

FS),(g)为实施例5中硅酸钙修饰的鱼鳞基生物活性补片的高分辨透射电镜图(1CS

FS),(h)为实施例5中硅酸钙修饰的鱼鳞基生物活性补片的能谱分析(1CS

FS);图本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种鱼鳞基生物活性补片,其特征在于,所述鱼鳞基生物活性补片包括鱼鳞基底和无机活性组分;所述鱼鳞基生物活性补片具有螺旋排列的多层微结构,且每个片层是由鱼鳞基底的胶原纤维与无机活性组分原位矿化结合而成;所述鱼鳞基底为脱钙后的天然鱼鳞;所述无机活性组分占鱼鳞基生物活性补片的质量百分比为0~60wt%,优选为20~42wt%。2.根据权利要求1所述的鱼鳞基生物活性补片,其特征在于,在脱钙之前,天然鱼鳞为鱼类生物鳞片,优选为鲢鱼鱼鳞片、鲤鱼鱼鳞片、草鱼鱼鳞片、或青鱼鱼鳞片,最优选为青鱼鱼鳞。3.根据权利要求2所述的鱼鳞基生物活性补片,其特征在于,所述脱钙所用脱钙液为EDTA脱钙液、甲酸水溶液、盐酸水溶液中的至少一种,浓度为0.1~0.5mol/L;所述脱钙的时间为3~14天。4.根据权利要求1所述的鱼鳞基生物活性补片,其特征在于,所述无机活性组分为硅酸钙、硅酸镁、硅酸锌、硅酸锰、磷酸钙、磷酸镁、磷酸锌、磷酸锰中的至少一种。5.根据权利要求1

4中任一项所述的鱼鳞基生物活性补片,其特征在于,所述鱼鳞基生物活性补片的最大拉力为15~...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴成铁韩斐李天朱钰方
申请(专利权)人:中国科学院上海硅酸盐研究所
类型:发明
国别省市:

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