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马德里竞技ⅴs维戈塞尔塔: 一種在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201210135454.0

申請日:

20120502

公開號:

CN102716513B

公開日:

20141224

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A61L27/22,A61L27/10,A61L27/54 主分類號: A61L27/22,A61L27/10,A61L27/54
申請人: 清華大學
發明人: 昝青峰,莊媛,王晨,董利民,王賢剛,田杰謨,李兆新
地址: 100084 北京市海淀區100084-82信箱
優先權: CN201210135454A
專利代理機構: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 代理人: 賈玉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210135454.0

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法,包括以下步驟:a)提供鈣磷陶瓷;b)將所述鈣磷陶瓷置于草酸水溶液中以使所述鈣磷陶瓷表面和所述草酸水溶液反應,反應后取出鈣磷陶瓷;c)將與所述草酸水溶液反應后的鈣磷陶瓷置于EDC/NHS的氯仿溶液中反應,反應后取出鈣磷陶瓷;d)將與所述EDC/NHS的氯仿溶液反應后的鈣磷陶瓷置于RGD的乙醇水溶液中反應,得到增強RGD修飾效果的鈣磷陶瓷。根據本發明實施例的方法,使RGD通過化學鍵與鈣磷陶瓷材料表面結合,結合力得到有效提高;該方法不在鈣磷陶瓷材料表面引入毒性基團,不影響其在生物醫用領域的使用;并且本發明所述修飾RGD的方法操作簡單易行,可降低成本。

權利要求書

1.一種在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法,其特征在于,包括以下步驟:a)提供鈣磷陶瓷,所述鈣磷陶瓷為羥基磷灰石、β-磷酸三鈣或其混合物;b)將所述鈣磷陶瓷置于草酸水溶液中以使所述鈣磷陶瓷表面和所述草酸水溶液反應,反應后取出鈣磷陶瓷,所述草酸水溶液的濃度為10~10mol/L,鈣磷陶瓷與所述草酸水溶液反應0.5~2h;c)將與所述草酸水溶液反應后的鈣磷陶瓷置于EDC/NHS的氯仿溶液中反應,反應后取出鈣磷陶瓷;d)將與所述EDC/NHS的氯仿溶液反應后的鈣磷陶瓷置于RGD的乙醇水溶液中反應,所述鈣磷陶瓷在RGD溶液中反應6~36h,得到增強RGD修飾效果的鈣磷陶瓷。2.根據權利要求1所述的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法,其特征在于,所述鈣磷陶瓷呈片狀、塊狀、多孔狀或粉末狀。3.根據權利要求1所述的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法,其特征在于,所述步驟b)包括:b-1)配制草酸水溶液;b-2)將鈣磷陶瓷放入所述草酸水溶液進行反應;b-3)取出反應后的鈣磷陶瓷,用去離子水沖洗并晾干。4.根據權利要求1所述的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法,其特征在于,所述步驟c)包括:c-1)稱取1~9重量份的EDC和1~9重量份的NHS溶于氯仿中,在通風條件下攪拌后靜置1小時以上以溶解所述EDC和NHS;c-2)將與所述草酸水溶液反應后的鈣磷陶瓷置于所述EDC/NHS的氯仿溶液中,連續攪拌以使鈣磷陶瓷與所述EDC/NHS的氯仿溶液充分反應;c-3)取出反應后的鈣磷陶瓷,先后用氯仿和丙酮進行沖洗,晾干。5.根據權利要求4所述的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法,其特征在于,在步驟c-2)中攪拌6~36h。6.根據權利要求1所述的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法,其特征在于,所述步驟d)包括:d-1)將無水乙醇溶于去離子水中,配制體積分數為10~100%的乙醇水溶液;d-2)將RGD溶于所述乙醇水溶液中,形成濃度為1~5mg/mL的RGD溶液;d-3)將與所述EDC/NHS的氯仿溶液反應后的鈣磷陶瓷置于所述RGD溶液中反應;d-4)取出反應后的鈣磷陶瓷,用乙醇溶液沖洗鈣磷陶瓷表面,晾干得到增強RGD修飾效果的鈣磷陶瓷。

說明書

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術領域,更具體地,本發明涉及一種在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法。

背景技術

鈣磷陶瓷因其無機組成與骨相似且具有良好的生物相容性而廣泛應用于骨修復領域。由于陶瓷材料的制備通常要經過高溫燒結的過程,而燒結的材料表面活性差,不利于細胞的粘附與生長,因此需要對其進行表面修飾。RGD多肽因其能被細胞表面蛋白質受體特異性識別,從而促進細胞的粘附、生長等過程而廣泛應用于生物材料的表面修飾。RGD對鈣磷陶瓷材料的表面修飾也被廣泛研究,目前的研究主要集中在簡單的物理吸附修飾和化學修飾兩方面。通過物理吸附修飾,在一定程度上能夠促進材料表面的細胞粘附,但由于分子間作用力較弱導致RGD與材料表面結合力也較弱,使得RGD不能持續有效地發揮作用;而RGD通過化學鍵修飾的方法受到了關注,但目前主要是通過硅烷偶聯劑和其他有機分子偶聯來實現,這一修飾過程引入了有一定毒性的有機分子,在醫用方面存在缺陷。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。

為此,本發明的一個目的在于提出一種提高鈣磷陶瓷表面結合力和粘附量,從而增強鈣磷陶瓷表面RGD修飾效果的方法。

根據本發明實施例的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法,包括以下步驟:

a)提供鈣磷陶瓷;

b)將所述鈣磷陶瓷置于草酸水溶液中以使所述鈣磷陶瓷表面和所述草酸水溶液反應,反應后取出鈣磷陶瓷;

c)將與所述草酸水溶液反應后的鈣磷陶瓷置于EDC/NHS的氯仿溶液中反應,反應后取出鈣磷陶瓷;

d)將與所述EDC/NHS的氯仿溶液反應后的鈣磷陶瓷置于RGD的乙醇水溶液中反應,得到增強RGD修飾效果的鈣磷陶瓷。

根據本發明實施例的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法,使RGD通過化學鍵與鈣磷陶瓷材料表面結合,結合力得到有效提高;該修飾方法不在鈣磷陶瓷材料表面引入毒性基團,不影響其在生物醫用領域的使用;并且本發明所述修飾RGD的方法操作簡單易行,可降低成本。

另外,根據本發明上述實施例的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法,還可以具有如下附加的技術特征:

根據本發明的一個實施例,所述鈣磷陶瓷呈片狀、塊狀、多孔狀或粉末狀。

根據本發明的一個實施例,所述鈣磷陶瓷為羥基磷灰石、β-磷酸三鈣或其混合物。

根據本發明的一個實施例,所述步驟b)包括:

b-1)配制草酸水溶液;

b-2)將鈣磷陶瓷放入所述草酸水溶液進行反應;

b-3)取出反應后的鈣磷陶瓷,用去離子水沖洗并晾干。

根據本發明的一個實施例,所述草酸水溶液的濃度為10-5~10-3mol/L。

根據本發明的一個實施例,在步驟b-2)中,使鈣磷陶瓷與所述草酸水溶液反應0.5~2h。

根據本發明的一個實施例,所述步驟c)包括:

c-1)稱取1~9重量份的EDC和1~9重量份的NHS溶于氯仿中,在通風條件下攪拌后靜置1小時以上以溶解所述EDC和NHS;

c-2)將與所述草酸水溶液反應后的鈣磷陶瓷置于所述EDC/NHS的氯仿溶液中,連續攪拌以使鈣磷陶瓷與所述EDC/NHS的氯仿溶液充分反應;

c-3)取出反應后的鈣磷陶瓷,先后用氯仿和丙酮進行沖洗,晾干。

根據本發明的一個實施例,在步驟c-2)中攪拌6~36h。

根據本發明的一個實施例,所述步驟d)包括:

d-1)將無水乙醇溶于去離子水中,配制體積分數為10~100%的乙醇水溶液;

d-2)將RGD溶于所述乙醇水溶液中,形成濃度為1~5mg/mL的RGD溶液;

d-3)將與所述EDC/NHS的氯仿溶液反應后的鈣磷陶瓷置于所述RGD溶液中反應;

d-4)取出反應后的鈣磷陶瓷,用乙醇溶液沖洗鈣磷陶瓷表面,晾干得到增強RGD修飾效果的鈣磷陶瓷。

根據本發明的一個實施例,在步驟d-3)中,所述鈣磷陶瓷在所述RGD溶液中反應6~36h。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解,其中:

圖1是根據本發明實施例的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法的流程示意圖;

圖2是片狀鈣磷陶瓷的傅里葉變換紅外光譜示意圖,其中圖2(a)表示根據本發明實施例的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法修飾所得鈣磷陶瓷表面的傅里葉變換紅外光譜示意圖,圖2(b)表示經簡單的物理吸附修飾得到的鈣磷陶瓷表面的傅里葉變換紅外光譜示意圖;

圖3是塊狀鈣磷陶瓷的傅里葉變換紅外光譜示意圖,其中圖3(a)和圖3(b)分別表示塊狀鈣磷陶瓷兩個面的傅里葉變換紅外光譜示意圖;

圖4是粉末狀鈣磷陶瓷的傅里葉變換紅外光譜示意圖,其中圖4(a)表示根據本發明實施例的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法修飾所得多孔鈣磷陶瓷材料表面的傅里葉變換紅外光譜示意圖,圖4(b)表示經簡單的物理吸附修飾得到的多孔鈣磷陶瓷材料研磨并過60目篩后的傅里葉變換紅外光譜示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例,所述實施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的,僅用于解釋本發明,而不能理解為對本發明的限制。

首先,參考圖1描述本發明所涉及的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法的流程。

具體的,本發明所涉及的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法包括以下步驟:

a)提供鈣磷陶瓷;

b)將所述鈣磷陶瓷置于草酸水溶液中以使所述鈣磷陶瓷表面和所述草酸水溶液反應,反應后取出鈣磷陶瓷;

c)將與所述草酸水溶液反應后的鈣磷陶瓷置于EDC/NHS的氯仿溶液中反應,反應后取出鈣磷陶瓷;

d)將與所述EDC/NHS的氯仿溶液反應后的鈣磷陶瓷置于RGD的乙醇水溶液中反應,得到增強RGD修飾效果的鈣磷陶瓷。

由此,根據本發明實施例的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法,使RGD通過化學鍵與鈣磷陶瓷材料表面結合,結合力得到有效提高;該修飾方法不在鈣磷陶瓷材料表面引入毒性基團,不影響其在生物醫用領域的使用;并且本發明所述修飾RGD的方法操作簡單易行,可降低成本。

關于所述鈣磷陶瓷,需要理解的是,所述鈣磷陶瓷的形狀沒有特殊限制,例如可以呈片狀、塊狀、多孔狀或粉末狀。所述鈣磷陶瓷的組成主要包括羥基磷灰石和β-磷酸三鈣,其中所述羥基磷灰石所占質量百分數為0~100%。

所述鈣磷陶瓷的制備方法也沒有特殊限制,例如片狀鈣磷陶瓷的制備方法可以是:分別稱取羥基磷灰石35g和β-磷酸三鈣65g,加入50mL乙醇和50mL水,用行星球磨機在110r/min條件下研磨24h,在70℃下烘干24h,過80目篩,用硫化機在10MPa壓力下壓片,片的尺寸為在1250℃下燒結,保溫2h,得到鈣磷陶瓷材料。

關于步驟b)的具體操作方法沒有特殊限制,例如可以包括:

b-1)配制草酸水溶液;

b-2)將鈣磷陶瓷放入所述草酸水溶液進行反應;

b-3)取出反應后的鈣磷陶瓷,用去離子水沖洗并晾干。

關于草酸水溶液的配制方法,采用常規試劑配制方法即可,草酸水溶液的濃度優選但不限定為10-5~10-3mol/L。在步驟b-2)中,為了使鈣磷陶瓷與草酸水溶液充分反應,其反應時間可以限定為0.5~2h。

步驟c)的具體操作步驟可以包括:

c-1)稱取1~9重量份的EDC和1~9重量份的NHS溶于氯仿中,在通風條件下攪拌后靜置1小時以上以溶解所述EDC和NHS;

c-2)將與所述草酸水溶液反應后的鈣磷陶瓷置于所述EDC/NHS的氯仿溶液中,連續攪拌以使鈣磷陶瓷與所述EDC/NHS的氯仿溶液充分反應;

c-3)取出反應后的鈣磷陶瓷,先后用氯仿和丙酮進行沖洗,晾干。

關于步驟c-1)中的通風條件的控制沒有特殊限制,只要能保證空氣流通即可,例如可以在通風櫥中將所述EDC和NHs攪拌溶解。

為了保證鈣磷陶瓷與所述EDC/NHS的氯仿溶液能夠充分反應,在步驟c-2)中可連續攪拌反應溶液6~36h。

步驟d)的具體操作步驟可以包括:

d-1)將無水乙醇溶于去離子水中,配制體積分數為10~100%的乙醇水溶液;

d-2)將RGD溶于所述乙醇水溶液中,形成濃度為1~5mg/mL的RGD溶液;

d-3)將與所述EDC/NHS的氯仿溶液反應后的鈣磷陶瓷置于所述RGD溶液中反應;

d-4)取出反應后的鈣磷陶瓷,用乙醇溶液沖洗鈣磷陶瓷表面,晾干得到增強RGD修飾效果的鈣磷陶瓷。

為了使RGD能充分的起到修飾效果,在步驟d-3)中,所述鈣磷陶瓷在所述RGD溶液中的反應時間優選為6~36h。

由此,便可得到增強RGD修飾效果的鈣磷陶瓷。

下面結合具體實施例描述根據本發明實施例的在鈣磷陶瓷材料表面修飾RGD的方法。

實施例1

分別稱取羥基磷灰石35g和β-磷酸三鈣65g,加入50mL乙醇和50mL水,用行星球磨機在110r/min條件下研磨24h,在70℃下烘干24h,過80目篩,用硫化機在10MPa壓力下壓片,片的尺寸為在1250℃下燒結,保溫2h,得到鈣磷陶瓷材料。

將燒結得到的鈣磷陶瓷材料置于濃度為5×10-4mol/L的草酸水溶液中處理2h,去離子水沖洗表面并晾干。

將草酸處理過的材料置于20mL濃度為1mgEDC+1mgNHS/mL自勺氯仿溶液中,連續攪拌24h,沖洗表面并晾干。

將上述材料置于10mL溶劑為體積分數為50%的乙醇溶液,濃度為1mg/mL的RGD溶液中處理24h,用體積分數為50%的乙醇溶液沖洗表面并晾干。

圖2為經上述方法進行RGD修飾得到的鈣磷陶瓷材料表面(a)和經簡單的物理吸附修飾得到的的鈣磷陶瓷表面(b)的傅里葉變換紅外光譜對比圖。對比圖2(a)和圖2(b)可見,經過上述化學鍵合的方法進行修飾,材料表面1715cm-1處羧基的C=O峰,1580cm-1處的N-H峰,1640cm-1處酰胺鍵中的C-N峰都有明顯的增強,表明材料表面的RGD明顯增加。說明通過化學鍵合的方法,材料表面RGD的修飾效果大大增強。

實施例2

稱取羥基磷灰石100g,加入50mL乙醇和50mL水,用行星球磨機在110r/min條件下研磨24h,在70℃下烘干24h,過80目篩,用硫化機在10MPa壓力下壓塊,塊的尺寸為10×10×10mm,在1250℃下燒結,保溫2h,得到鈣磷陶瓷材料。

將燒結得到的鈣磷陶瓷材料置于濃度為2×10-5mol/L草酸水溶液中處理2h,去離子水沖洗表面并晾干。

將草酸處理過的材料置于20mL濃度為1mgEDC+0.75mgNHS/mL的氯仿溶液中,連續攪拌24h,沖洗表面并晾干。

將上述材料置于10mL濃度為2mg/mL的RGD的無水乙醇溶液中處理24h,沖洗表面并晾干,任取塊體材料的兩面用傅里葉變換紅外光譜進行分析得圖2。

由圖3可見,任取的兩面(圖3(a)、圖3(b))均在1715cm-1處出現羧基的C=O峰,1640cm-1處出現酰胺鍵中的C-N峰,表明所測試的兩個表面上均有較多的RGD存在。即此方法也適用于塊體材料的修飾。

實施例3

稱取羥基磷灰石70g和β-磷酸三鈣30g,加入50mL乙醇、50mL水以及PVA、糊精和聚乙二醇,用行星球磨機在110r/min條件下研磨24h制成漿料,海綿浸漿,自然陰干后在1250℃下燒結,保溫2h,得到多孔鈣磷陶瓷材料。

將燒結得到的鈣磷陶瓷材料置于濃度為2×10-4mol/L的草酸水溶液中處理2h,去離子水沖洗表面并晾干。

將草酸處理過的材料置于20mL濃度為0.5mgEDC+1mgNHS/mL的氯仿溶液中,連續攪拌36h,沖洗表面并晾干。

將上述材料置于10mL溶劑為體積分數為20%的乙醇溶液,濃度為3mg/mL的RGD溶液中處理36h,用體積分數為20%的乙醇溶液沖洗表面并晾干。

圖4為上述方法進行RGD修飾得到的多孔鈣磷陶瓷材料和經簡單的物理吸附修飾得到的多孔鈣磷陶瓷材料研磨并過60目篩后的傅里葉變換紅外光譜對比圖。由圖4可見,多孔材料經上述方法進行RGD修飾后,在1715cm-1處出現羧基的C=O峰,1640cm-1處出現酰胺鍵中的C-N峰,說明多孔材料內表面上有較多的RGD存在。即此方法也可對多孔材料內表面進行修飾。

在本說明書的描述中,參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中,對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且,描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例,本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型,本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。

關 鍵 詞:
一種 陶瓷材料 表面 修飾 RGD 方法
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