CN111821517A - 一种温敏仿生韧带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于人工韧带制备技术领域，尤其涉及一种温敏仿生韧带及其制备方法，包括以下步骤：步骤1：韧带纤维表面处理：将韧带纤维放入5％的小苏打溶液中反复洗涤，进行表面脱油脂处理，最后用水连续冲洗至pH＝7；步骤2：表面接枝温敏聚合物：韧带纤维晾干后，将韧带纤维浸入温敏聚合物的单体溶液中，进行电子辐照聚合或紫外光聚合；或者将等离子体处理或臭氧化处理后的韧带纤维浸入温敏聚合物的单体溶液中，进行自由基聚合。本发明利用温敏聚合物的细胞粘附性能，在韧带表面接枝PNIPAAm等温敏聚合物，进入人体后，韧带表面具有合适的疏水性，从而有利于纤维原细胞的均匀粘附，生长。

Description

一种温敏仿生韧带及其制备方法
技术领域
本发明属于人工韧带制备技术领域，尤其涉及一种温敏仿生韧带及其制备方法。
背景技术
人工韧带是用于替代生物关节韧带的材料。在过去的20年间，以法国lars公司为首的人工韧带产品在韧带重建方面得到了广泛的应用。
人工韧带植入后，纤维原细胞将在韧带表面再生，但是纤维原细胞无法在未经处理的人工韧带表面生长均匀。为了进一步改善人工韧带植入后的促进纤维原细胞的再生长能力，人工韧带开发者对韧带表面进行了仿生处理，通过引入胶原蛋白来引导纤维原细胞的粘附与生长。
专利公开号CN1777450A公开了仿生人工韧带及其制备方法。表面经过氧化处理后，在甲基丙烯酸和苯乙烯磺酸盐/酯单体中，进行自由基聚合。聚合完毕后注入纤维连接蛋白和I型和/或III型胶原蛋白溶液。然而，这种办法较为复杂，表面过氧化处理后，需要无氧自由基聚合，纤维连接蛋白和胶原蛋白也只是通过表面粘附到纤维表面。
温敏聚合物，如聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)、聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)(PDEAAm)等聚合物，对温度敏感，在最低临界溶解温度(LCST)下为亲水性，在LCST以上具有合适的疏水性，有利于细胞粘附与繁殖。利用PNIPAAm的温敏性能，日本东京女子医科大学Teruo Okano教授在体外的LCST(32℃)以上进行细胞粘附与繁殖，在LCST温度以下进行脱附，得到细胞薄膜(cell sheet)，然后进行体内移植，目前已经在心肌补片，眼角膜修复方面取得突破。CN105288742A公开了在聚合物基质上涂布PNIPAAm可以改善生物相容性和抗微生物性能，然而这种涂布的方法，只能在短期起到作用，而且在韧带等植入物的手术操作过程中，很容易因为摩擦而损失，达不到长期作用的效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种温敏仿生韧带及其制备方法。本发明通过在韧带纤维表面接枝对温度敏感的聚合物，该聚合物在常温下表面为亲水表面，37℃生理温度为疏水表面，韧带进入人体后，韧带表面具有合适的疏水性，从而有利于纤维原细胞的均匀粘附与生长。
本发明提出的一种温敏仿生韧带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：韧带纤维表面处理：
将韧带纤维放入5％的小苏打溶液中反复洗涤，进行表面脱油脂处理，最后用水连续冲洗至pH＝7；
步骤2：表面接枝温敏聚合物：
韧带纤维晾干后，将韧带纤维浸入温敏聚合物的单体溶液中，进行电子辐照聚合或紫外光聚合；或者将等离子体处理或臭氧化处理后的韧带纤维浸入温敏聚合物的单体溶液中，进行自由基聚合。
优选地，所述温敏聚合物包括PNIPAAm、POEGMA、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)、聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)(PDEAAm)、聚3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐中的一种或多种。
优选地，所述温敏聚合物的分子量为500-50000道尔顿。
优选地，所述温敏聚合物单体溶液的浓度为10％-40％。
优选地，电子辐照聚合的过程中，电子束能量为0.25-10MGy，真空度为(1-5)×10- 4Pa。
优选地，电子辐照聚合的反应时间为20分钟-120分钟。
优选地，所述单体溶液为水溶液、或者甲醇、乙醇、异丙醇溶液中的任一种。
优选地，小苏打溶液洗涤韧带纤维的温度为50～70℃，更为优选地，为60℃。
优选地，接枝温敏聚合物后，常温下韧带表面水接触角为100-120°，37℃下接触角为40-60°。
本发明的另一个目的是提出一种由上述方法制备得到的温敏仿生韧带。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明利用温敏聚合物的细胞粘附性能，在韧带表面接枝PNIPAAm等温敏聚合物，进入人体后，韧带表面具有合适的疏水性，从而有利于纤维原细胞的均匀粘附，生长。
附图说明
图1是接枝温敏聚合物的韧带在常温和生理温度下亲水-疏水转变的示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
1)韧带纤维表面处理：韧带纤维在5％的小苏打溶液(60℃)反复洗涤进行表面脱油脂处理，最后蒸馏水连续冲洗至pH＝7，常温晾干；
2)将韧带浸入45％(wt％)PNIPAAm的单体水溶液中，电子辐照聚合，辐照能量为0.25MGY，真空度为1.3*10-4Pa，照射时间为30min。
实施例2
1)韧带纤维表面处理：韧带纤维浸没在5％的小苏打溶液(60℃)反复洗涤进行表面脱油脂处理，最后蒸馏水连续冲洗至pH＝7，常温晾干；
2)将韧带浸入35％(wt％)PNIPAAm的单体水溶液中，电子辐照聚合，辐照能量为0.5MGY，真空度为1.3*10-4Pa，照射时间为30min。
实施例3
1)韧带纤维表面处理：韧带纤维浸没在5％的小苏打溶液(60℃)中反复洗涤进行表面脱油脂处理，最后蒸馏水连续冲洗至pH＝7，常温晾干；
2)将韧带浸入25％(wt％)PNIPAAm的单体水溶液中，电子辐照聚合，辐照能量为0.5MGY，真空度为1.3*10-4Pa，照射时间为30min。
实施例4
1)韧带纤维表面处理：韧带纤维浸没在5％的小苏打溶液(60℃)中反复洗涤进行表面脱油脂处理，最后蒸馏水连续冲洗至pH＝7，常温晾干；
2)将韧带纤维表面等离子处理5分钟，然后放入已经脱除空气的25％的PNIPAAm的单体水溶液(含有1％的α-氨基苯乙酮引发剂)，氮气保护下，常温下在320nm的紫外灯下照射2小时。
实施例5
1)韧带纤维表面处理：韧带纤维浸没在5％的小苏打溶液(60℃)中反复洗涤进行表面脱油脂处理，最后蒸馏水连续冲洗至pH＝7，常温晾干；
2)将韧带纤维表面等离子处理5分钟，然后放入已经脱除空气的25％的PNIPAAm单体的异丙醇-水(比例为90：10)溶液(含有1％的偶氮二异丁腈引发剂)，氮气保护下，70℃反应2小时。
将韧带放入细胞培养纤维原细胞培养液中(1*10-6个/孔)，37度下培养1天，观察细胞粘附情况，结果见表1。
表1生物学评价
实施例 未接枝温敏聚合物的韧带细胞分布 接枝温敏聚合物的韧带细胞分布
实施例1 基本无细胞粘附 均匀分布
实施例2 基本无细胞粘附 均匀分布
实施例3 基本无细胞粘附 均匀分布
实施例4 基本无细胞粘附 均匀分布
实施例5 基本无细胞粘附 均匀分布
如附图1所示，接枝温敏聚合物的韧带，在常温下表面为亲水性，在37℃(生理温度)下由于表面进行亲水-疏水转变，生产易于细胞外基质粘附的表面，这种表面将有效的提高韧带材料与周围组织的相容性。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种温敏仿生韧带的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：韧带纤维表面处理：
将韧带纤维放入5％的小苏打溶液中反复洗涤，进行表面脱油脂处理，最后用水连续冲洗至pH＝7；
步骤2：表面接枝温敏聚合物：
韧带纤维晾干后，将韧带纤维浸入温敏聚合物的单体溶液中，进行电子辐照聚合或紫外光聚合；或者将等离子体处理或臭氧化处理后的韧带纤维浸入温敏聚合物的单体溶液中，进行自由基聚合。
2.根据权利要求1所述的温敏仿生韧带的制备方法，其特征在于：所述温敏聚合物包括PNIPAAm、POEGMA、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)、聚3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的温敏仿生韧带的制备方法，其特征在于：所述温敏聚合物的分子量为500-50000道尔顿。
4.根据权利要求1所述的温敏仿生韧带的制备方法，其特征在于：所述温敏聚合物单体溶液的浓度为10％-40％。
5.根据权利要求1所述的温敏仿生韧带的制备方法，其特征在于：电子辐照聚合的过程中，电子束能量为0.25-10MGy，真空度为(1-5)×10-4Pa。
6.根据权利要求1所述的温敏仿生韧带的制备方法，其特征在于：电子辐照聚合的反应时间为20分钟-120分钟。
7.根据权利要求1所述的温敏仿生韧带的制备方法，其特征在于：所述单体溶液为水溶液、或者甲醇、乙醇、异丙醇溶液中的任一种。
8.根据权利要求1所述的温敏仿生韧带的制备方法，其特征在于：小苏打溶液洗涤韧带纤维的温度为50～70℃。
9.权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的温敏仿生韧带。
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