一种可调节细胞黏附强度的多功能生物薄膜材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及生物医用材料，具体涉及一种可调节细胞黏附强度的多功能生物薄膜材料及其制备方法。


背景技术：

2.在医用生物材料领域，近些年特别关注可降解生物高分子材料，一类新型的生物医用聚合物材料。这类材料能在机体生理环境下，通过水解、酶解等过程而被降解成小分子物质，这些小分子中有些是体内自身就存在的，例如氨基酸、二氧化碳、水等，最后通过机体的新陈代谢被完全转化、吸收或排泄，从而对机体不产生任何毒副作用。其中，骨组织工程用可降解生物材料作为引导骨种子细胞移植和新骨生长的支架材料，可以是人工合成的或天然衍生的生物可降解材料，用以作为细胞外基质的替代物。由于骨组织是人体赋有支撑作用的组织，因而不同于其它组织工程支架材料。理想的骨组织工程细胞外基质材料要求除了具有良好的生物相容性和生物可降解性、无免疫原性或低免疫原性之外，还应具有良好的骨诱导性和骨传导性、良好的材料.细胞界面以及良好的可塑性和一定的机械强度。
3.目前可用作骨组织工程基质材料的生物可降解聚合物主要包括：聚乳酸、聚乙醇酸、聚偶磷氮、聚原酸酯、聚己内酯、聚酯氨酯、聚羟丁酯及其共聚物等。其中，聚乳酸由于其降解产物乳酸是体内参与三羧酸循环的中间代谢产物，在体内的吸收和代谢机理确切，因而具有优良的生物相容性和生物安全性，已成为迄今研究应用最多的合成生物可降解聚合物，但是其仍然存在一些缺点，例如机械强度不足、细胞亲和力差、成骨活性不好等缺点。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种可调节细胞黏附强度的多功能生物薄膜材料及其制备方法，本发明制得的多功能生物薄膜材料不仅具有良好的生物相容性，且可增强细胞的黏附性能，力学性能佳。
5.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
6.一种可调节细胞黏附强度的多功能生物薄膜材料,包括聚乳酸基体材料，依次设置在聚乳酸基体材料上的聚多巴胺层、甲壳素晶须层、聚丙烯酰胺/海藻酸钠杂化凝胶层。
7.作为上述技术方案的优选，所述聚乳酸基体材料为厚度为0.05-0.1mm的聚乳酸薄膜。
8.为了更好的解决上述技术问题，本发明还提供了如下技术方案：
9.一种可调节细胞黏附强度的多功能生物薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
10.(1)制备多巴胺的tris-hcl缓冲溶液；
11.(2)将甲壳素置于盐酸溶液中，在氮气保护下进行酸解处理，之后离心处理，离心后的沉淀采用去离子水进行透析至透析液成中性，将固体进行冷冻干燥，制得甲壳素晶须，将制得的甲壳素晶须分散至去离子水中制得悬浮液；
12.(3)将海藻酸钠、丙烯酰胺、n,n-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾和去离子水混合，升温反应，制得凝胶预聚体；
13.(4)将聚乳酸基体材料置于步骤(1)制得的多巴胺的tris-hcl缓冲溶液中静置处理，然后取出真空干燥后置于步骤(2)制得的悬浮液中，超声处理，取出后继续干燥，之后置于凝胶预聚体中超声处理，取出后置于氯化钙溶液中浸渍处理，之后取出干燥，制得多功能生物薄膜材料。
14.作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述多巴胺的tris-hcl缓冲溶液中多巴胺的浓度为0.85-1.5g/l。
15.作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述盐酸溶液的浓度为2mol/l，酸解处理的温度为80-90℃，时间为1-2h；所述冷冻干燥的温度为-10℃，时间为24h。
16.作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述海藻酸钠、丙烯酰胺、n,n-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾的质量比为：(1-2)：10：(0.01-0.02)：0.1。
17.作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述升温反应的温度为60-70℃，时间为1-3h。
18.作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述静置处理的时间为30min，所述超声处理的功率为300w，时间为30min；所述浸渍处理的时间为1-2h。
19.由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
20.本发明采用层层自组装的方法对聚乳酸薄膜基体进行修饰，制得的多功能生物薄膜材料不仅具有良好的生物相容性，成骨活性，且力学性能优异。本发明在聚乳酸薄膜基体表面修饰聚多巴胺层，其可以作为黏附层，方便厚度对聚乳酸薄膜材料的修饰，然后在聚多巴胺层表面修饰甲壳素晶须层，进一步改善薄膜材料的生物亲和力和成骨活性，最后在甲壳素晶须层表面修饰聚丙烯酰胺/海藻酸钠杂化凝胶层，在提高细胞黏附性的前提下，有效改善了材料的机械性能。
具体实施方式
21.下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
22.实施例1
23.(1)制备浓度为0.85g/l的多巴胺的tris-hcl缓冲溶液；
24.(2)将20g甲壳素置于50ml浓度为2mol/l的盐酸溶液中，在氮气保护、80℃下进行酸解处理1h，之后离心处理，离心后的沉淀采用去离子水进行透析至透析液成中性，将固体在-10℃下进行冷冻干燥24h，制得甲壳素晶须，取10g甲壳素晶须分散至50ml去离子水中制得悬浮液；
25.(3)将1g海藻酸钠、10g丙烯酰胺、0.01gn,n-亚甲基双丙烯酰胺、0.1g过硫酸钾和100ml去离子水混合，升温至60℃反应1h，制得凝胶预聚体；
26.(4)将聚乳酸薄膜置于50ml步骤(1)制得的多巴胺的tris-hcl缓冲溶液中静置处理30min，然后取出真空干燥后置于步骤(2)制得的悬浮液中，300w下超声处理30min，取出后继续干燥，之后置于凝胶预聚体中300w下超声处理30min，取出后置于浓度为10wt％的氯化钙溶液中浸渍处理1h，之后取出干燥，制得多功能生物薄膜材料。
27.实施例2
28.(1)制备浓度为1.5g/l的多巴胺的tris-hcl缓冲溶液；
29.(2)将20g甲壳素置于50ml浓度为2mol/l的盐酸溶液中，在氮气保护、90℃下进行酸解处理2h，之后离心处理，离心后的沉淀采用去离子水进行透析至透析液成中性，将固体在-10℃下进行冷冻干燥24h，制得甲壳素晶须，取10g甲壳素晶须分散至50ml去离子水中制得悬浮液；
30.(3)将2g海藻酸钠、10g丙烯酰胺、0.02gn,n-亚甲基双丙烯酰胺、0.1g过硫酸钾和100ml去离子水混合，升温至70℃反应3h，制得凝胶预聚体；
31.(4)将聚乳酸薄膜置于50ml步骤(1)制得的多巴胺的tris-hcl缓冲溶液中静置处理30min，然后取出真空干燥后置于步骤(2)制得的悬浮液中，300w下超声处理30min，取出后继续干燥，之后置于凝胶预聚体中300w下超声处理30min，取出后置于浓度为10wt％的氯化钙溶液中浸渍处理2h，之后取出干燥，制得多功能生物薄膜材料。
32.实施例3
33.(1)制备浓度为1g/l的多巴胺的tris-hcl缓冲溶液；
34.(2)将20g甲壳素置于50ml浓度为2mol/l的盐酸溶液中，在氮气保护、80℃下进行酸解处理2h，之后离心处理，离心后的沉淀采用去离子水进行透析至透析液成中性，将固体在-10℃下进行冷冻干燥24h，制得甲壳素晶须，取10g甲壳素晶须分散至50ml去离子水中制得悬浮液；
35.(3)将2g海藻酸钠、10g丙烯酰胺、0.01gn,n-亚甲基双丙烯酰胺、0.1g过硫酸钾和100ml去离子水混合，升温至60℃反应3h，制得凝胶预聚体；
36.(4)将聚乳酸薄膜置于50ml步骤(1)制得的多巴胺的tris-hcl缓冲溶液中静置处理30min，然后取出真空干燥后置于步骤(2)制得的悬浮液中，300w下超声处理30min，取出后继续干燥，之后置于凝胶预聚体中300w下超声处理30min，取出后置于浓度为10wt％的氯化钙溶液中浸渍处理1h，之后取出干燥，制得多功能生物薄膜材料。
37.实施例4
38.(1)制备浓度为1g/l的多巴胺的tris-hcl缓冲溶液；
39.(2)将20g甲壳素置于50ml浓度为2mol/l的盐酸溶液中，在氮气保护、85℃下进行酸解处理1.5h，之后离心处理，离心后的沉淀采用去离子水进行透析至透析液成中性，将固体在-10℃下进行冷冻干燥24h，制得甲壳素晶须，取10g甲壳素晶须分散至50ml去离子水中制得悬浮液；
40.(3)将1.5g海藻酸钠、10g丙烯酰胺、0.015gn,n-亚甲基双丙烯酰胺、0.1g过硫酸钾和100ml去离子水混合，升温至60℃反应2h，制得凝胶预聚体；
41.(4)将聚乳酸薄膜置于50ml步骤(1)制得的多巴胺的tris-hcl缓冲溶液中静置处理30min，然后取出真空干燥后置于步骤(2)制得的悬浮液中，300w下超声处理30min，取出后继续干燥，之后置于凝胶预聚体中300w下超声处理30min，取出后置于浓度为10wt％的氯化钙溶液中浸渍处理1.5h，之后取出干燥，制得多功能生物薄膜材料。
42.实施例5
43.(1)制备浓度为1g/l的多巴胺的tris-hcl缓冲溶液；
44.(2)将20g甲壳素置于50ml浓度为2mol/l的盐酸溶液中，在氮气保护、80℃下进行
酸解处理1.5h，之后离心处理，离心后的沉淀采用去离子水进行透析至透析液成中性，将固体在-10℃下进行冷冻干燥24h，制得甲壳素晶须，取10g甲壳素晶须分散至50ml去离子水中制得悬浮液；
45.(3)将1.5g海藻酸钠、10g丙烯酰胺、0.015gn,n-亚甲基双丙烯酰胺、0.1g过硫酸钾和100ml去离子水混合，升温至65℃反应2h，制得凝胶预聚体；
46.(4)将聚乳酸薄膜置于50ml步骤(1)制得的多巴胺的tris-hcl缓冲溶液中静置处理30min，然后取出真空干燥后置于步骤(2)制得的悬浮液中，300w下超声处理30min，取出后继续干燥，之后置于凝胶预聚体中300w下超声处理30min，取出后置于浓度为10wt％的氯化钙溶液中浸渍处理2h，之后取出干燥，制得多功能生物薄膜材料。
47.上述实施例中制得的多功能生物薄膜材料的力学性能如表1所示。
48.表1
[0049] 拉伸强度，mpa杨氏模量，gpa实施例1280.43实施例2300.45实施例3280.45实施例4280.43实施例5300.46
[0050]
从上述测试结果可以看出，本发明制得的多功能生物薄膜材料力学性能优异。
[0051]
此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。