相容性复合物

相容性复合物（精选4篇）

相容性复合物 篇1

静电纺丝技术已经成为一种制备超细纤维重要的方法,具有广泛的用途,尤其在生物医学领域[1,2,3]。

聚乳酸(PLA)是一种具有生物相容性和可降解性的新型绿色高分子材料,广泛用于组织内固定、伤口闭合和药物释放体系等领域[4,5]。姜黄素作为一种中药提纯物,具有抗凝血、抗氧化和抗肿瘤等多种药理活性[6,7]。尽管对以PLA为载体担载药物的研究很多[8,9],但是对PLA/姜黄素这一复合体系的研究却很少[10]。我们曾对静电纺PLA/姜黄素复合薄膜进行了制备、参数影响、药物释放等研究[11],本方法在前面研究的基础上进一步对其血液相容性进行研究,为后期制备血管支架材料或对现有血管支架材料加膜开展探索性研究。

1实验部分

1.1原料和设备

姜黄素:纯度95%,上海融禾医药科技发展有限公司;聚乳酸(PLA):平均分子量10万,深圳市光华伟业实业有限公司;氯仿、丙酮:分析纯AR,SCRC国药集团化学试剂有限公司;生理盐水:浓度0.9%,江苏四环生物股份有限公司;二磷酸腺苷(ADP):深圳市迪肯科技有限公司;CaCl2:西门子公司;实验用血:来自5名至少两周内未服任何药物的志愿者,并通过静脉抽血获得。

静电纺丝仪:本实验室自组静电纺丝设备;85-2型恒温磁力搅拌器:上海司乐仪器有限公司;低速离心机:科大创新股份有限公司;BS634型血小板聚集仪:北京生化仪器厂;SHZ2B型恒温水浴锅:上海跃进医疗器械厂;UV-9600型紫外可见分光光度计:北京北分瑞利分析仪器(集团)公司。

1.2静电纺PLA/姜黄素复合薄膜的制备

1.2.1 纺丝液的制备

称取一定量PLA并将其溶解在体积比为2∶1的三氯甲烷与丙酮混合溶剂里,将混合液放在恒温(室温)磁力搅拌器上充分搅拌(5h),使PLA完全溶解,得到PLA质量分数为9%的纺丝液。同样方法在PLA质量分数为9%的纺丝液内加入一定量姜黄素,配制姜黄素质量分数为3%的混合纺丝液。

1.2.2 静电纺丝

将注有纺丝液的注射器固定在注射泵上,调整纺丝管高度与接收板位置,使二者的距离为12cm。将阳极接在注射器的针头处,阴极粘在接收屏上,并在接收屏上放一块大小合适的铝箔。打开注射泵,设定流量为0.5mL/h,并打开电源,调整电压至16kV,使纺丝液处于稳定的无液滴自然下垂状态,纺丝液喷射到铝箔上,得到非织造布状的纳米纤维膜。

1.3静电纺薄膜性能表征

1.3.1 血小板聚集实验

将采集的新鲜血液与枸橼酸钠按9∶1的体积比例配制成抗凝血,并以1000r/min离心10min制备富血小板血浆(PRP),然后取500mL上层PRP同已在生理盐水中浸泡1h的静电纺薄膜(0.5cm×0.5cm)一起37℃恒温水浴震荡培养1h,将静电纺薄膜取出,用ADP作为血小板聚集诱导剂并按照仪器使用说明测试实验组:加有静电纺薄膜的富血小板溶液的血小板最大聚集率,按照公式1计算血小板聚集抑制率,并与对照组:未加薄膜的富血小板溶液的计算结果进行比较分析。

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1.3.2 动态凝血实验

将采集的新鲜血液与枸橼酸钠按9∶1的体积比例配制成抗凝血,同时将已在生理盐水中浸泡1h的静电纺薄膜(0.5cm×0.5cm)置于小烧杯底部的中心于37℃恒温5min,然后向膜中心注入0.25mL抗凝血,恒温5min后,向血液中注入0.02mL的CaCl2水溶液(0.2mol/L)并开始记时,摇晃小烧杯1min,使CaCl2与血液混合均匀,盖好烧杯后再分别恒温5min、10min、20min、40min和80min,取出烧杯向其中加入50mL蒸馏水,摇晃小烧杯10min,吸取上清液移入比色皿中,用紫外分光光度计测量血水在540nm处的吸光度值,即烧杯中所剩余游离血红蛋白的光密度值。以含0.25mL全血的50mL蒸馏水作为对照,并按照公式2计算相对吸光度BCI。

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式中,Is为血液和CaCl2的混合液与样品接触设定时间后血液的吸光度;Iw为血液与一定量的蒸馏水混合后的吸光度。

1.3.3 溶血实验

将采集的新鲜血液与枸橼酸钠按9∶1的体积比例配制成抗凝血,取上述抗凝血与0.9%的NaCl溶液按体积比1∶1.25的比例配制成稀释血。将已在生理盐水中浸泡1h的静电纺薄膜(0.5cm×0.5cm)再次加入0.9%的10mL的NaCl水溶液于37℃恒温水浴30min后加入稀释血0.2mL,轻轻摇匀,继续保温60min后以1000r/min速率离心10min,吸取上清液移入比色皿中,用紫外分光光度计测量其在545nm处的吸光度值。阳性对照用蒸馏水10mL加稀释血0.2mL,阴性对照用10mL浓度为0.9%的NaCl水溶液加稀释血0.2mL,保温条件和测定方法与实验组相同,实验组和对照组均取3管的平均值,并按照公式3计算溶血率HR:

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2结果与讨论

2.1PLA/姜黄素复合薄膜的血小板聚集性能

当血液与体外物质接触时,体外物质与血液中血小板、红细胞、白细胞及血浆蛋白等其它成分发生作用,对人体产生有害的影响[12]。

不同样品的血小板聚集抑制率见表1。从表1可知,加入姜黄素的复合薄膜具有53.47%的血小板聚集抑制率,远大于纯PLA薄膜9.43%的抑制效果,良好的抗凝血性能主要和姜黄素本身的抗血栓素活性[13]有关。

2.2PLA/姜黄素复合薄膜的动态凝血性能

通过观察材料对凝血时间的影响,从而判断其抗凝血性能的优劣[11]。材料的抗凝血性能与吸光度值呈正相关,吸光度越高,表明发生的凝血程度越低,则材料的抗凝血性能越好。

图1为静电纺纯PLA和PLA/姜黄素复合薄膜对动态凝血时间的影响。从式2中BCI的表达式可知,BCI的数值越大,即表明溶液中血红蛋白的含量越高,在材料表面凝固的血红蛋白就越少,其抗凝血性能越好。从图1可知,对应实验阶段的各个时间点,PLA/姜黄素的相对吸光度均比纯PLA高,说明含有姜黄素的复合薄膜的抗凝血性能要优于纯PLA。随着时间的延长,BCI 整体呈下降的趋势,这是由于在抗凝血中加入Ca2+后启动了凝血反应,导致血液的凝固,相对吸光度下降;同时可以看到PLA/姜黄素复合薄膜曲线下降缓慢,而纯PLA薄膜曲线下降较迅速,这也说明PLA/姜黄素复合薄膜的抗凝血性能优良。对于PLA/姜黄素复合薄膜在40min时稍高的相对吸光度,这可能是实验误差所致。

2.3PLA/姜黄素复合薄膜的溶血性能

溶血率主要体现材料与血红细胞相互作用的强弱,材料的溶血率高表明对红细胞的破坏程度大,而红细胞的破裂也易诱导血小板变形而引起凝血[14]。不同样品的溶血率见表2。

从表2可知,纯PLA薄膜的溶血率>5%,而PLA/姜黄素复合薄膜的溶血率<5%,说明PLA/姜黄素复合薄膜对红细胞的破坏程度较小,主要是因为姜黄素抑制了一些酶的活性,降低了对红细胞的毒性作用,从而有效避免因红细胞本身破裂诱导血小板变形而引起的凝血,符合生物材料的溶血要求,具备良好的血液相容性。

3结论

(1)血小板聚集试验表明,静电纺复合薄膜比纯PLA薄膜具有较高的血小板聚集抑制率,可在一定程度上抑制血小板聚集,具备良好的抗凝血性能。

(2)动态凝血试验中静电纺复合薄膜的BCI曲线整体呈下降趋势,而且每一时刻的数值始终大于纯PLA薄膜,具备良好的抗凝血性能。

(3)溶血试验中静电纺复合薄膜的溶血率小于边界值5%,而纯PLA薄膜的溶血率大于边界值,复合薄膜较低的溶血率符合生物材料的溶血要求。

摘要：为了研究静电纺PLA/姜黄素复合薄膜血液相容性,将PLA和姜黄素溶解在三氯甲烷和丙酮体积比为2∶1的混合溶剂中,采用静电纺丝技术分别制备纯PLA和姜黄素质量分数为3%的PLA/姜黄素复合薄膜,通过血小板聚集、动态凝血和溶血实验,评价静电纺PLA/姜黄素复合薄膜的血液相容性。实验表明:静电纺复合薄膜的血小板聚集抑制率为53.47%,远大于静电纺纯PLA薄膜的9.43%;复合薄膜的BCI始终大于纯PLA薄膜,且随着时间的延长BCI曲线下降缓慢;PLA/姜黄素复合薄膜的溶血率<5%,对红细胞的破坏程度很小。故静电纺PLA/姜黄素复合薄膜具备良好的血液相容性,为制备血管支架材料或对现有血管支架材料加膜等方面有潜在的应用价值。

关键词：静电纺,PLA,姜黄素,血液相容性

相容性复合物 篇2

目前,对于静电纺PLA/SF复合纳米纤维的制备多有报道[6,7,8],但添加药物复合纳米纤维膜的制备和其血液相容性却少有研究。本研究主要采用静电纺丝技术制备了PLA/SF复合纳米纤维膜、载药PLA/SF复合纳米纤维膜,分析了复合纤维的组成成分,并研究了不同质量比例的PLA/SF和载药量对复合纳米纤维膜血液相容性的影响。

1 实验部分

1.1 原料和设备

再生丝素蛋白(SF),自制;聚乳酸(PLA),片材级,分子量10万,深圳光华实业伟业有限公司;阿司匹林(纯度99%),西安山连生物科技医药公司;三氟乙酸、二氯甲烷(分析纯AR),国药集团化学试剂有限公司;戊二醛25%溶液(生化试剂BR),SCRC国药集团化学试剂有限公司。

静电纺丝仪,本实验室自组静电纺丝设备;扫描电子显微镜(日立SU-1510型),日本日立公司;傅里叶变换红外光谱仪(NICOLET NEXUS 470),美国热电公司;冷冻干燥机(FreeZone 2.5-7670570型),Labconco公司;紫外可见分光光度计(UV-9600型),北京北分瑞利分析仪器公司。

1.2 实验

1.2.1 再生丝素蛋白的制备

(1)蚕丝的脱胶

将蚕丝置于马赛克香皂(10g/L)和Na2CO3(1g/L)的混合溶液中(浴比1∶40),98℃下作用60min,然后用去离子水清洗3遍,放在室温通风处晾干。

(2)丝素的溶解和透析

将所得丝素置于CaCl2/H2O/C2H5OH三元溶剂(1∶8∶2摩尔比)中,于(75±1)℃下溶解(浴比1∶50)完全,即得丝素-氯化钙溶液。将所得丝素-氯化钙溶液过滤后置于截留分子量12000的透析袋中透析3天(每隔2h换1次去离子水)。

(3)海绵状多孔再生丝素蛋白的制备

将所得透析溶液置于冷冻干燥机中冷冻干燥3天,即得海绵状多孔再生丝素蛋白。

1.2.2 纺丝液的制备

称取事先计算好的PLA、SF和阿司匹林溶于三氟乙酸和二氯甲烷(体积比7∶3)的混合溶液中,放在恒温(室温)磁力搅拌器上充分搅拌12h,制得纯PLA、PLA/SF质量比分别为8/1、8/3、8/5,和PLA/SF(8/3)载阿司匹林药粉质量分数分别为0.7%、0.9%、1.1%的复合纳米纤维膜。

1.2.3 静电纺丝

将注有纺丝液的20mL注射器固定在微量注射泵上,调节针头(针头口径0.7mm)与接收铝箔之间的距离为18cm,阳极与针头相连,阴极连接接收铝箔,并将微量注射泵的流量设定为0.5mL/h。此时将高压直流电源电压缓慢调至22kV,纺丝液在高电场的作用下形成纳米纤维,6h后即可制得非织造布状的复合纳米纤维膜。

1.3 复合纳米纤维膜的性能表征

1.3.1 傅里叶红外光谱(FT-IR)分析

采用Nicolet Nexus 470型傅里叶红外光谱仪对不同质量比例的PLA/SF复合纳米纤维膜的结构进行比较分析。

1.3.2 孔隙大小及分布测试

采用CFP-1100-AEX型毛细流动孔隙测量仪对不同质量比例的PLA/SF复合纳米纤维膜的孔隙大小及分布进行测试。

1.3.3 溶血试验[9]

用10mL 0.9%氯化钠溶液将8mL新鲜抗凝人血(血液与枸橼酸钠按9∶1的体积比混合)稀释。将待测纤维膜(1cm×1cm)置于试管中,加0.9%氯化钠溶液10mL,37℃水浴箱中保持30min,再加稀释血0.2mL,轻轻混匀,继续保温60min。阳性对照用去离子水10mL加稀释血0.2mL,阴性对照用0.9%氯化钠溶液加稀释血0.2mL,以800r/min离心10min。取上层清液移入比色皿中,用紫外分光光度计在545波长处测吸光度,按溶血率公式计算试样的溶血度。溶血率小于5%时,可判断材料具有溶血作用。

溶血率undefined (1)

1.3.4 动态凝血实验[10]

将复合纳米纤维膜(1cm×1cm)置于烧杯底部,37℃恒温5min,向膜中心注入0.5mL新鲜抗凝人血,恒温5min后,向血液注入0.04mL氯化钙水溶液(0.2mL/L),摇晃小烧杯,使氯化钙与血液混合均匀后再恒温5min,取出烧杯,向烧杯中加入100mL去离子水,取上清液,用紫外分光光度计测量血水在540nm处的吸光值,即烧杯中所剩余游离血红蛋白的光密度值,以含0.5mL全血的100mL去离子水作为对照。测定5次,取平均值。样品的抗凝血性能用相对吸光度表示:

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式中:IO为血液和氯化钙的混合液与样品接触设定时间后的相对吸光度;IW为血液与一定量的去离子水混合后的相对吸光度。

1.3.5 血小板粘附实验

将复合纳米纤维膜(2cm×2cm)分别浸入盛有一定量生理盐水的医用96孔板中维持1h,再将新鲜抗凝人血以800r/min离心10min,取上层血小板血浆0.2mL同浸泡好的复合纳米纤维膜一起37℃恒温水浴震荡培养1h。然后取出样品并用生理盐水轻轻漂洗3次,2.5%戊二醛固定液固定1h,磷酸盐缓冲液冲洗2遍,每次10min,依次在60%、80%、90%、100%乙醇-水梯度溶液中浸泡15min,逐级脱水,叔丁醇置换,4℃冰箱放置24h。用扫描电镜观察血小板粘附情况。

2 结果与讨论

2.1 傅里叶红外光谱(FT-IR)分析

通过测定纯PLA、PLA/SF(质量比分别为8∶1、8∶3、8∶5)纳米纤维膜和纯SF红外吸收光谱可以看出(图1),纯PLA纳米纤维谱线中波数1752cm-1、1460cm-1、1183cm-1和1090cm-1分别对应PLA中C=O伸缩振动、C-H变形振动和C-O伸缩振动特征吸收峰,这些吸收峰的位置并没有因为加入SF而有明显的移动或者消失。SF中波数3370cm-1、1637cm-1和1516cm-1分别为O-H伸缩振动、酰胺Ⅰ和酰胺Ⅱβ-折叠构象的特征吸收峰,且在PLA/SF复合纳米纤维膜的红外谱图中,随着SF含量的增加有明显的加强。但丝素蛋白的无规线团特征吸收峰(1235cm-1)在PLA/SF谱图中没有明显出现,这说明PLA可以促进SF分子链的β化[11],使SF分子链排列更加规整。

[a:PLA;b:PLA/SF(8/1);c:PLA/SF(8/3);d:PLA/SF(8/5);e:SF]

2.2 孔隙大小及分布

孔隙大小及分布是有孔材料的两个基本特性,静电纺薄膜的孔隙特性不仅影响其力学性能,对其本身的释药性能也有一定的影响。图2是不同质量比例的PLA/SF复合纳米纤维膜的孔隙分布率,从中可以看出,质量比为8/1和8/3的PLA/SF复合纳米纤维膜孔隙大小90%以上分别分布在5～7.5μm和7～10μm,但质量比为8/5的PLA/SF复合纳米纤维膜孔隙大小分布的范围不集中。孔隙分布相对集中可以避免由于孔隙相差大而造成的局部药物突施现象,有利于实现药物的均匀释放,以满足医学药物释放用薄膜的要求。故在后面研究阿司匹林含量对PLA/SF复合纳米纤维膜血液相容性能影响时,选用质量比例为8/3。

2.3 溶血实验分析

溶血率主要体现材料与血细胞相互作用的强弱,材料溶血率高表明对血细胞(主要是红细胞)的破坏程度大[12]。表1和表2为复合纳米纤维膜的溶血实验结果。从表中可以看出,所有复合纳米纤维膜的溶血率均低于5%,说明PLA和SF都具有一定抗凝性。而且SF的加入对PLA的抗凝性有所改善,但不同质量比例的PLA/SF抗凝性差别不大。加入药粉阿司匹林的复合纳米纤维膜的溶血率都在1%以下,且阿司匹林的质量分数越高,溶血率越低,可知阿司匹林的加入可有效地改善复合纳米纤维的溶血性能。

2.4 动态凝血实验分析

利用动态凝血实验,可定性获得复合纳米纤维膜与血液接触到设定时间后的抗凝参数,由BCI公式可知,BCI的数值越大,材料的抗凝血性能越好。图3显示,PLA/SF复合纳米纤维膜的BCI比纯PLA纳米纤维膜的BCI数值偏大,但随着时间的增加,曲线都呈下降趋势,在30min内下降的比较快,40min后则缓慢下降。添加药粉阿司匹林的复合纳米纤维具有很高的BCI值,且在实验时间内,曲线几乎呈直线趋势,数值稳定。

[从下至上依次为:PLA、PLA/SF(8/1)、PLA/SF(8/3)、PLA/SF(8/5)、 PLA/SF(0.7%阿司匹林)、PLA/SF(0.9%阿司匹林) PLA/SF(1.1%阿司匹林)]

2.5 血小板粘附实验分析

血小板的粘附和活化是导致凝血的重要因素,因此血小板粘附实验是研究生物材料血液相容性的重要筛选实验之一。图4(A)、(B)、(C)分别是纯PLA、PLA/SF(8/3)和载药PLA/SF(0.9%阿司匹林)纳米纤维膜血小板粘附前后的SEM图。由图可看到,粘附前,所有的纳米纤维粗细均匀且表面光滑;粘附后,PLA纳米纤维膜(a)表面血小板大面积积聚、粘附,甚至将纤维覆盖,而且血小板伸出了较多的伪足,变形明显。PLA/SF复合纳米纤维膜(b)表面粘附血小板较少,变形也较少。在添加阿司匹林PLA/SF复合纳米纤维膜(c)表面可以明显的看到只有很少量的血小板粘附,并且可以清晰的看到纤维表面。血小板粘附性差异的一个重要原因是材料的亲水性区域与疏水性区域的平衡性及微相分离结构。在待测材料中,PLA的疏水性最强,PLA/SF疏/亲水性平衡具备较好的微相分离结构,因而血液相容性比纯PLA好[13]。阿司匹林的引入抑制了血小板的激活,减少了血小板的粘附,提高了材料的抗凝血性能。

(a,b,c右上角图放大倍数为5000倍)

3 结论

(1)在实验范围内,利用静电纺丝技术可以制备PLA纳米纤维、PLA/SF和载阿司匹林PLA/SF复合纳米纤维,通过SEM观察,纤维粗细均匀,表面光滑。

(2)采用Nicolet Nexus470型傅立叶红外光谱仪对纯PLA纳米纤维、不同质量比例PLA/SF复合纳米纤维和SF的结构进行比较分析,PLA可改变SF的分子构象,使SF分子排列更加规整。

(3)PLA/SF质量比为8/1和8/3的复合纳米纤维膜的孔隙大小分布相对集中,质量比为8/5的复合纳米纤维膜分布比较分散。

(4)溶血实验、动态抗凝血实验和血小板粘附实验表明:静电纺PLA、PLA/SF纳米纤维都具有一定的血液相容性能,且PLA/SF复合纳米纤维的血液相容性能较好,加入抗凝血药物阿司匹林后可在很大程度上提高复合纳米纤维的血液相容性能。

摘要：采用静电纺丝技术制备了不同质量比例的PLA/SF复合纳米纤维膜和不同载药量的PLA/SF复合纳米纤维膜。用傅里叶变换红外光谱和毛细流动孔隙测量仪研究复合纳米纤维膜的结构和孔隙分布率;以溶血实验、动态凝血实验和血小板粘附实验研究PLA/SF混比及载药量对复合纳米纤维膜血液相容性的影响。结果表明:PLA和SF复合后,SF分子排列更加规整,且质量比为8/1和8/3的复合纳米纤维膜孔隙分布集中;添加抗凝血药物阿司匹林的纳米纤维膜的溶血率都在1%以下,且动态凝血相对吸光度值都在90%以上,比不添加阿司匹林的复合纳米纤维膜高7%左右。

相容性复合物 篇3

1 材料与方法

1.1 材料

聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料(中南大学卫生部纳米生物技术重点实验室制备),M TT(华美生物公司),胎牛血清(美国Sigm a公司),纤维原细胞由中南大学湘雅医学院细胞培养中心提供,实验动物由中南大学动物实验学部提供。高速离心机ZK 401(美国Beckm an公司),37℃、二氧化碳细胞培养箱(美国H eraeus公司),72-1型分光光度(上海悦丰)。

1.2 方法

1.2.1 细胞相容性检测

用2.5 g/L的胰蛋白酶消化单层培养的纤维原细胞,以含10%胎牛血清的D M EM培基配成单细胞悬液。以每孔1×104个细胞接种于96孔培养板中,每孔体积200μL。将培养板移入二氧化碳培养箱中,在37℃和5%二氧化碳的条件下培养24 h。在细胞孔内加入100μg聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料,继续培养5、10、15和20d后,每孔加入MTT溶液(5 m g/mL)20μL,37℃继续孵育4 h,终止培养。吸弃孔内培养上清液。每孔加入150μL DMSO,振荡10 min,使结晶物充分溶解。选择490 nm波长,在酶联免疫检测仪上测定各孔的光吸收值。设3个复孔。与试验孔平行设不加细胞只加培养液的空白对照孔调零。

1.2.2 溶血实验

抽取兔血8 mL,肝素抗凝,加入10 mL生理盐水稀释。取5 g聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料于试管内,加入10 mL生理盐水,37℃保温60 min。阳性对照以10 mL 1%碳酸氢钠溶液中加入0.2 mL稀释兔全血;阴性对照则在10 mL生理盐水中加入0.2 mL稀释兔全血,对照组也在37℃保温60 min。所有试管经离心(750 r/min,5 min)后,取上清液移入72-1型分光光度计测量杯中于545 nm处测定其光密度(OD)。试验以不同的聚乳酸/羟基磷灰石配比重复3次。按下式计算溶血百分率:

将聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料高温高压(121℃,2 h)消毒后,按重量比用生理盐水配成4%、10%及20%的混悬液,24只小白鼠,雌雄各半,随机分为4组,分别一次性灌胃3种浓度的混悬液0.5m L(相当于1 000 m g/kg、2 500 m g/kg和5 000 m g/kg)。对照组以同样途径给予同样剂量的生理盐水。分别于给药前1周、给药后2周、给药后2周测量动物体重变化和观察各种反应。

2 结果

2.1 细胞相容性

随着培养时间的延长,各组细胞数量明显增加,聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料组与对照组比较差异无显著性(P>0.05),见表1。

2.2 溶血试验

一般认为,溶血百分率大于5%,可认为其发生溶血。实验结果由表2可以看出,聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料的溶血百分率均<5%。本实验材料体外检测引起的溶血程度属于正常范围,可认为本材料具有较好的血液相容性。

2.3 急性毒性实验

实验动物2周内一般情况良好,活动和食欲正常,呼吸平稳,无惊厥、瘫痪、呼吸抑制、腹泻、运动减少、体重下降(表3)和死亡现象。高、低剂量组动物无一死亡,测不出LD50,且各组动物体重增加的差异无显著性(P>0.05)。本实验中受试材料用量达5 000m g/kg,达到卫生部规定的实际无毒标准,故可认为本实验所用的聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料材料无急性毒性作用。

注:各组动物体重增加差异无显著性,P>0.05

3 讨论

生物相容性是生物材料研究贯穿的主题,因此,为了确保材料在临床研究时的安全性,在完成物理和化学性能、加工性能及外形等有效性设计后必须进行生物相容性评价试验,以便提供进一步有关安全性的数据和资料。

对生物材料进行细胞毒性研究是检测其生物相容性的一项基本内容。体外细胞培养法具有简捷、快速、灵活和重复性好的优点[3,4]。笔者对聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料细胞毒性的研究表明,随着培养时间的延长,各组细胞数量明显增加,聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料处理组与对照组的差异无显著性,反映了该复合材料对细胞无毒性。

溶血实验是通过对材料与血红细胞在体外接触所导致的红细胞溶解和血红蛋白游离程度的测定来评价材料的血液相容性。该实验能敏感地反映实验材料对血红细胞的毒性,是一种特别的材料筛选方式。聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料溶血率小于5%,符合医用材料的溶血率要求。

急性毒性实验结果显示,受试材料用量高达5 000m g/kg时,体重增加与对照无差异,说明其无急性毒性作用。

本研究证明,聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料有良好的生物相容性。

摘要：目的 对聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料的生物相容性进行研究,为其在骨的缺损修复领域中的临床运用提供依据。方法 检测聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料的细胞相容性、溶血百分率和急性毒性。结果 聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料组的细胞数量增加与对照组比较差异无显著性(P>0.05)。纳米复合材料的溶血百分率<5%,溶血程度属于正常范围。实验动物2周内一般情况良好,高、低剂量组动物无一死亡。各组动物体重增加差异无显著性(P>0.05)。结论 本实验证明,聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料有良好的生物相容性。

关键词：聚乳酸/羟基磷灰石纳米复合材料,生物相容性,细胞相容性,溶血百分率,急性毒性

参考文献

[1]GARLOTTA D.A literature review of polylactic acid[J].J Polym Envim n,2002,9:61-84.

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相容性复合物 篇4

关键词：聚氨酯,淀粉,海藻酸钠,血液相容性

0 引言

聚氨酯 (Polyurethane, PU)是人工合成的高分子材料,其微相分离结构使它具有优异的生物相容性、耐疲劳性、耐磨性、高弹性和高强度,能耐体内大多数水解酶,因此被广泛用于生物医学材料领域[1,2]。但由于PU几乎不降解,而且成球性不好,所以在药物释放领域有一定的缺陷,在药物释放应用领域也受到限制。淀粉(Starch, ST)是天然的高分子多糖类物质,具有良好的生物相容性和降解性[3],但力学性能较差。海藻酸钠 (Sodium alginate, SA)是从褐藻中提取的天然高分子多糖,由于具有良好的成球性和粘附性,被广泛应用于化学、生物、医药、食品等领域[4]。将PU与ST及SA进行复合,可以得到力学性能、降解性能、成球性能良好的药物释放载体材料,因而在药物释放领域具有广阔的应用前景。

1 实验

1.1 原料及试剂

聚乙二醇(PEG)200、400、600,化学纯,上海高南化工厂;2,6-二异氰酸酯(TDI)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、三乙胺(TEA),化学纯,成都科龙化工试剂厂;丙酮,化学纯,成都金山化学试剂有限公司;海藻酸钠(SA)(300CPS)、淀粉(ST),化学纯,青岛鹰飞。柠檬酸、葡萄糖、柠檬酸钠、二甲基二氯硅烷、石油醚,分析纯,成都科龙化工试剂厂。

1.2 PU水溶液的合成

采用预聚—扩链—中和—分散法合成阴离子型PU水溶液。在装有电动搅拌器、回流冷凝管和温度计的三颈瓶中加入计量的PEG和一定量的丙酮(作为溶剂),搅拌,将其中含有的部分水分充分蒸发。然后滴加计量的TDI,升温预聚,得到PU预聚物的丙酮溶液。随后降低体系温度并保持搅拌速度不变,加入计量的DMPA扩链反应几小时,再降低体系温度,加快搅拌速度,滴加计量的TEA进行中和反应,得PU的丙酮溶液。升温蒸出反应体系中的丙酮溶剂,然后加入一定量的蒸馏水并剧烈搅拌即得到一定浓度的PU水溶液。

1.3 PU/ST/SA复合微球的制备

采用凝聚相分离法制备PU/ST/SA三元复合微球。首先分别配制复合所需的一定浓度的ST、SA水溶液。配制方法为:①将适量可溶性淀粉加入一定量的蒸馏水中,适当加热并搅拌使其溶解,得到质量分数为3%的ST溶液;②将计量的海藻酸钠加入到一定量的蒸馏水中,加热搅拌使其完全溶解,配得质量分数为3%的SA水溶液。然后将PU、ST、SA溶液按照不同质量比进行复合,并在磁力搅拌器的作用下充分混匀,静置除去气泡,即得复合溶液。用注射器将制得的复合溶液滴入8% CaCl2水溶液中,即得PU/ST/SA复合微球。

1.4 样品的红外图谱分析

分别取PU、PU/ST/SA微球样品在真空干燥箱中常温干燥过夜,与溴化钾混合,压片后采用Nicolet560傅里叶变换红外光谱仪进行红外测试,测定区间为400~4000cm-1。

1.5 复合微球的SEM测试分析

将复合微球粘在双面胶上,涂少量碳粉,干燥后喷金,采用JSM-5900LV扫描电子显微镜(SEM)观察微球表面和剖面的形貌结构。

1.6 血液相容性测试

主要考察动态凝血时间、溶血率、血小板消耗率3种评价指标。抗凝血均按以下步骤制得:将0.47g柠檬酸、0.3g葡萄糖、1.22g柠檬酸钠溶于100mL蒸馏水中,配成血液保存液ACD;取新鲜兔血,以V(血液)∶V(ACD)=4∶1配制得到ACD抗凝血。在实验过程中的阴性对照组和实验组的血液容器均采用硅烷化后的玻璃容器,以未硅烷化的玻璃作为阳性对照。硅烷化的过程为:将二甲基二氯硅烷用石油醚稀释为10%的溶液后均匀涂敷在清洁干燥的玻璃容器内壁,在电热鼓风干燥箱中于200℃保温2h。所有实验组均采用3组平行实验。

2 结果与讨论

2.1 复合溶液的成球情况

表1为复合溶液的成球情况。结合表1可知,当复合溶液中加入SA溶液后,成型颗粒的规则性明显得到改观,不但球形开始变得规则,拖尾现象也得到一定程度的改善,并且随着SA溶液用量的增大,复合微球的平均粒径逐渐变小而规整性增加,这主要是由于SA的吸水保水以及粘附性所致。

2.2 样品的红外光谱

图1为PU的FTIR图谱。由图1可知,波数2200~2400cm-1处吸收峰基本消失,表明聚合物中无游离的-N-C-O,3300~3400cm-1 处的宽吸收带和1711cm-1处的特征吸收峰表明物质中含-NH-COO基团,1540cm-1、1541cm-1、1600cm-1处为苯环振动峰,1000cm-1、1066cm-1、1234cm-1处为-C-O的伸缩振动吸收峰,768cm-1、820cm-1、892cm-1处为苯环1,2,4取代振动峰。另外,3300~3400cm-1处的特征吸收峰表明存在DMPA链段游离的-OH,说明TDI与PEG发生了缩聚反应,DMPA发生了扩链反应形成了PU。

图2为PU/ST/SA三元复合微球的FTIR图谱。由图2可知,400~1800cm-1之间主要官能团的特征吸收峰几乎没有发生变化;在3000~4000cm-1之间的特征吸收峰强度有细微变化,说明PU、ST、SA复合时一部分-OH参与形成氢键,从而导致复合微球中-OH的特征峰吸收强度比纯PU微球减弱,这表明PU/ST/SA的复合主要依靠PU、ST以及SA之间的分子间作用力(如氢键)进行物理交联复合。

2.3 SEM图谱分析

由图3 可知,PU/ST/SA复合微球的表面具有微小的孔道,表面的孔与内部大的腔体连通,所载药物可以均匀分散在整个微球内部,有利于药物的溶出。

由图4和图5可知,复合微球的平均粒径约为2~3mm,而微球内部的腔道贯穿微球的整体,载药后药物可以均匀分布在微球中,也可以通过微球表面的孔释放药物。

2.4 PU/ST/SA三元复合微球的血液相容性

采用m(PU)∶m(ST)∶m(SA)=1∶1∶2的三元复合微球样品进行血液相容性实验。

(1)动态凝血时间及数据分析

由表2和图6可知,阴性对照组的吸光度在1h内始终保持在相对高的值(0.215~0.239);阳性对照组从一接触血液开始,凝血反应就以较快的速度发生,所以在短时间内凝血现象较明显。而实验组的曲线靠近阴性组的曲线而离阳性组曲线较远,说明实验组只发生了较轻微的凝血反应。

(2)溶血率测定实验

由表3可以看出,PU/ST/SA三元复合载药微球的溶血率仅为2.40%,根据国家生物材料评价标准,材料的溶血率小于5%即符合要求,所以本实验制得的PU/ST/SA三元复合载药微球完全符合国家规定的安全标准。

(3)血小板消耗率测定实验

对于血液接触的材料,常用血小板消耗率试验表征生物材料的血液相容性[5],由表4可知,PU/ST/SA三元复合载药微球的平均血小板消耗率为18.48%。根据国家对生物材料的有关规定,材料的血小板消耗率在40%以下时才能与血液相接触使用,本实验制得的PU/ST/SA三元复合载药微球的血小板消耗率大大低于这一标准。

由上述实验结果可知,PU/ST/SA三元复合载药微球材料具有良好的血液相容性,有望用作临床药物控释载体材料。

3 结论

(1)不同质量比的PU/ST/SA复合微球的平均粒径随其中SA用量的增加而逐渐变小,复合微球的规整性也逐渐变好,这是由于SA的粘附性和吸水保水作用所致。

(2)采用凝聚相分离法制备的三元复合微球是通过PU、ST、SA之间的氢键作用形成的。

(3)复合微球平均粒径约为2~3mm,表面光滑且内部有很多均匀致密的管状孔隙,药物容易溶出,适合作为药物释放载体材料。

(4)动态凝血时间、溶血率以及血小板消耗实验均表明PU/ST/SA复合微球对血液的损伤程度符合国家对生物材料的相关规定,因此该复合材料具有良好的血液相容性。

参考文献

[1] Xiao Xiubin(肖秀斌),Zhang Weijing(张伟京),Xue Yilong(薛毅珑),et al.Clinical evaluation of analgesic effect ofAPA-BCCs xenotransplantation in patients with advancedcancer(APA-BCCs微胶囊移植对晚期癌症患者的镇痛效果评价)[J].Chinses J Clinical Rehebilitation(中国临床康复),2004,8(20):3953

[2] Chang T M S.Semipermeable microcapsules[J].Science,1964,146:524

[3] Chen Lixin(陈立新),Chen Qian(陈茜).Research and appli-cation of starch as a drug carrier(淀粉作为药物载体的研究现状及应用)[J].J Clinical Rehabilitative Tissue Eng Res(中国组织工程研究与临床康复),2010,14(21):3943

[4]马光辉,苏志国.高分子微球材料[M].北京:化学工业出版社,2005:107