本发明专利技术涉及一种运用分子层层组装技术在组织工程支架中定量装载生长因子的方法，包括如下步骤：a．将组织工程支架浸于活性组分Ⅰ水溶液中1~8小时；b．将完成步骤a的组织工程支架取出并清洗掉多余的活性组分Ⅰ；c．将完成步骤b的组织工程支架浸于生长因子水溶液中1~2小时；d．将完成步骤c的组织工程支架浸于活性组分Ⅱ水溶液中1~8小时；e．将完成步骤d的组织工程支架取出并清洗掉多余的活性组分Ⅱ；f．重复a-e步骤n次，0≤n≤100。本发明专利技术通过活性组分、生长因子与支架之间的相互作用将生长因子层层组装在支架网络中，改变组装的层数和成份可以定量装载并控制释放生长因子，此方法简单实用，可控性强，清洁低成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物材料
，尤其是一种在组织工程支架中运用层层组装技术定量装载生长因子的方法。
技术介绍
生物支架的制备是组织工程学研究的重要内容之一，理想的生物支架应具备以下特性1.具有良好的生物相容性，能促进细胞的黏附并为细胞在其表面增殖提供适宜的微环境，在体外培养时无细胞毒性，植入体内时不会引起机体炎症和排斥反应；2.具有三维立体结构，内部互相贯通形成开放孔道结构，为细胞提供足够的黏附空间，并利于营养物质和代谢产物的传输；3.具有生物可降解性，与细胞的增殖速度相匹配，且降解产物对细胞繁殖无害，容易被机体代谢或吸收；4.可塑性强，方便构建与需要再生、修复的组织器官相同的外形；5.具有与被移植组织器官相适应的力学性能；6.方便消毒杀菌处理，且不影响材料的性质。生长因子是细胞分泌的、具有诱导和刺激细胞增殖、维持细胞存活等生物效应的水溶性蛋白质，对细胞增殖、组织或器官的修复和再生都具有重要的促进作用，是组织工程的关键因素之一。一般来讲，生长因子在水中及室温环境下很容易失去活性，因此直接使用生长因子会因为环境因素而失活，达不到预期的生物效应。将药物控释技术引入组织工程，即由适宜的支架材料装载各种生长因子，在准确的时间和部位按一定剂量向种子细胞持续释放，从而促进细胞的生长和分化，能有效引导组织再生。生长因子装载于组织工程支架上的方法主要有共混、凝胶、微球包埋及化学键合4 种，其结合方式不同造成生长因子的释放机制也有所差异。I.共混的方法是将生长因子直接与生物材料混和成型得到多孔的三维支架，是最简单的装载方法。然而，由于大多数加工成型过程在高温或有机溶剂的条件下进行，极易造成生长因子的失活。简单的共混使生长因子与材料之间没有任何相互作用，仅靠扩散实现生长因子地释放，不易实现对释放速率的控制，极易出现突释现象。2.凝胶的方法是指将生长因子固定在凝胶的交联网络中，随着交联键的断裂和凝胶支架的水解缓慢地释放生长因子。凝胶是组织工程中常用的支架材料，它不但具有良好的亲水性、生物降解性，而且其交联网络的多孔结构利于细胞活性物质的传递和细胞的迁移。采用凝胶法将生长因子固定在凝胶网络中，生长因子释放速率受凝胶降解速率的控制，因而对生长因子控释效率大大提高。但是，在化学交联过程中生长因子也容易被破坏而失去活性。3.微球包埋的方法是将生长因子包埋于聚合物微球中形成胶囊从而控制释放生长因子的方法。其中载体多为生物相容性良好且可生物降解的聚合物材料。生长因子凭借扩散作用和聚合物载体的降解而释放，因此其释放速率可由载体的降解速率控制。生长因子在微球内部不受周围环境的影响，可以较好地保持其生物活性。微球包埋法使高分子载体支架对生长因子有了进一步的控制。但是由于载体和生长因子之间仍然没有任何相互作用，对其释放的控制只停留在物理水平上。4.化学键合的方法是采用化学的方法将生长因子键合在载体支架上，可以对生长因子的释放提供更精确的控制。可逆的化学键合可以通过载体周围生长因子浓度的变化来促进生长因子的释放。不可逆的化学键合可以将生长因子固定在载体材料内部，通过调节载体材料的降解、化学键的断裂而达到生长因子的持续释放。所使用的载体多为生物降解性好的亲水性聚合物，其中的亲水基团对生长因子有很好的亲和力，可以减少其变性的可能性。以凝胶装载生长因子的方法为例，Lee等将不同量的血管内皮生长因子(VEGF) 或成纤维细胞生长因子(FGF)加入海藻酸钠的溶液中，搅拌均匀后加入硫酸钙水溶液中， 由于Ca2+与海藻酸盐中带有负电的羧酸基团发生离子间相互作用使体系凝胶化，得到装载生长因子的水凝胶支架。两种生长因子在培养基中的释放曲线见图I。(Kuen Yong Lee，Martin C. Peters, David J. Mooney. Comparison of vascular endothelial growth factor and basic fibroblast growth factor on angiogenesis in SCID mice. Journal of Controlled Release，2003，87，49-56.)上述凝胶法装载并释放生长因子的缺点在于I.生长因子的装载量无法控制。在生长因子装载过程中，仅通过改变生长因子的加入量来调控其装载量，由于生长因子的可溶性，无法准确控制凝胶形成过程中生长因子的装载量。生长因子装载过少无法获得特定的生物效应，装载过多可能引起细胞生长失控、 组织畸形、甚至肿瘤生成等不良后果。2.破坏生长因子的活性。水凝胶形成过程中Ca2+浓度，交联度等因素可能影响生长因子分子上的活性位点，导致其活性降低。3.无法精确控制生长因子的释放行为。由于海藻酸盐水凝胶的降解速率缓慢且难以控制，而生长因子与海藻酸钠分子之间不存在特殊的相互作用，因此，生长因子的释放行为由水凝胶的交联度和分子扩散作用决定。然而这两种决定因素无法精确控制，造成生长因子的释放行为无法精确调控，降低生长因子的时效性。层层组装技术(Layer-by-Layer assembly technique, LbL)最初是基于聚电解质所带正负电荷间相互作用开发的一种超分子自组装技术，而后拓展到氢键作用、疏水作用及生物分子间特异性识别作用等都可以作为层层自组装膜的驱动力，这大大延伸了此技术在生物材料制备及改性中的应用潜力，组装材料涉及功能性聚电解质、生物活性分子、纳米粒子、有机/无机微粒、细菌、病毒等。在组织工程领域，运用层层组装技术装载生长因子具有如下优势1.组装分子的选择范围广泛。生物活性分子(如蛋白质、多糖、DNA等)都含有分子间相互作用位点，只要可以特异性结合生长因子都可以用于装载生长因子。2.制备工艺简单。通过简单的交替浸涂技术可以实现生物活性分子的组装，改变组装的成份和层数可以调控生物活性分子的含量，并通过分子特异性识别作用调控生长因子的装载量。3.生长因子装载过程温和。可在常温水溶液中进行，从而保持生长因子的生物活性。由于在支架材料制备过程之后装载生长因子，制备过程中存在的高温、有机溶剂、交联剂等不利因素可以避免。4.精确控制生长因子的释放行为。组装过程中生物活性分子的含量通过组装成份和层数进行调控，同时生物活性分子与生长因子分子之间存在特异性识别作用。装载于支架材料表面的生长因子，除扩散作用外，分子特异性识别作用直接影响其释放行为，因此调控组装过程可以精确控制生长因子的释放行为。
技术实现思路
4针对支架材料中生长因子失活、无法定量装载，无法控制释放等问题，本专利技术的目的在于运用层层组装技术在组织工程支架中定量装载生长因子，提供一种简单实用，可控性强，清洁低成本的方法定量装载生长因子。一种在组织工程支架上定量装载生长因子的方法，其特征在于，包括如下步骤a.将组织工程支架浸于活性组分I水溶液中f 8小时；b.将完成步骤a的组织工程支架取出并清洗掉多余的活性组分I ;c.将完成步骤b的组织工程支架浸于生长因子水溶液中广2小时；；d.将完成步骤c的组织工程支架浸于活性组分II水溶液中广8小时；e.将完成步骤d的组织工程支架取出并清洗掉多余的活性组分II ;f.重复 a_e 步骤 η 次,O < η < 100。其中，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在组织工程支架上定量装载生长因子的方法，其特征在于，包括如下步骤：a．将组织工程支架浸于活性组分Ⅰ水溶液中1~8小时；b．将完成步骤a的组织工程支架取出并清洗掉多余的活性组分Ⅰ；c．将完成步骤b的组织工程支架浸于生长因子水溶液中1~2小时；d．将完成步骤c的组织工程支架浸于活性组分Ⅱ水溶液中1~8小时；e．将完成步骤d的组织工程支架取出并清洗掉多余的活性组分Ⅱ；f．重复a?e步骤n次，0≤n≤100。
【技术特征摘要】
1.ー种在组织工程支架上定量装载生长因子的方法，其特征在于，包括如下步骤 a.将组织工程支架浸于活性组分I水溶液中f8小时； b.将完成步骤a的组织工程支架取出井清洗掉多余的活性组分I; c.将完成步骤b的组织工程支架浸于生长因子水溶液中f2小时； d.将完成步骤c的组织工程支架浸于活性组分II水溶液中广8小时； e.将完成步骤d的组织工程支架取出井清洗掉多余的活性组分II； f.重复a_e步骤η次,O< η < 100。2.根据权利要求I所述装载生长因子的方法，其特征在于，所述组织工程支架、活性组分I或活性组分II、生长因子之间是通过静电、氢键、范德华力、疏水作用、共价键、分子特异性识别作用中的至少ー种作用力相互结合的。3.根据权利要求I或2所述装载生长因子的方法，其特征在于，所述活性组分I在其水溶液中的质量百分比为O. f Iwt. %;所述活性组分II在其水溶液中的质量百分比为O.f Iwt. %;所述生长因子水溶液的浓度为l(T20ng/mL。4.根据权利要求3所述装载生长因子的方法，其特征在于，所述活性组分I是软骨素、透明质酸、肝素、粘多糖、纤维粘连蛋白、层连蛋白中的至少ー种。5.根据权利要求3所述装载生长因子的方法，其特征在于，所述活性组分II是壳聚糖、赖氨酸、胶原中的至少ー种。6.根据权利要求3所述装载生长因子的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜明春，戴建武，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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