[发明专利]一种COL/PEG@CaP生物矿化多层膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种COL/PEG@CaP生物矿化多层膜的制备方法，以钛合金为基底，通过PDA的改性提高钛合金的表面黏附性，并在PDA改性钛合金基底上以COL和PEG为聚电解质，利用层层自组装技术制备COL/PEG自组装多层膜，最后通过生物矿化制得COL/PEG@CaP生物矿化多层膜。本发明所制备的COL/PEG@CaP生物矿化多层膜能有效改善无机粒子在体内的生物毒性；制备工艺简单，成本低，周期短，适合大批量生产，具有广泛的应用前景；所制得的(COL/PEG)@CaP矿化薄膜具有药物负载与释放、控制成骨细胞定向分化和检测细胞分化程度的功能，在组织工程领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于化学复合材料、层层自组装及生物矿化制备技术领域，涉及层层自组装薄膜和生物矿化离子的制备方法，具体涉及一种COL/PEG@CaP生物矿化多层膜的制备方法。

背景技术

超分子化学发展迅速，越来越受到科学界的关注。超分子化学的目标是以非共价方式合成材料，在自然生命系统中到处存在非共价力，例如蛋白质的四级结构，磷脂双层膜的双链DNA。特别是超分子纳米技术，其在疾病的诊断和治疗方面显示出巨大的潜力。具体而言，通过超分子自组装技术可以制备具有可调节和多样性质的纳米颗粒，其在纳米药物领域具有巨大潜力。如今，纳米医学开发的纳米材料可分为三大类，包括：无机，有机和有机-无机杂化纳米系统。对于无机纳米粒子，它们具有独特的物理和化学性质以及多种形态和尺寸。然而，无机纳米粒子往往具有生物毒性，这阻碍了这种纳米材料在临床试验中的发展。采用有机-无机杂化纳米系统结合了无机和有机材料的优势。有希望合成具有多种功能和生物相容性的材料并应用于新型生物医学及临床应用。利用自组装构建有机-无机杂化纳米生物材料不仅可以结合异构结构单元的内在性质，而且可以通过它们之间的超分子相互作用获得新的物理，化学和生物功能。

生物矿化材料，如聚多巴胺(PDA)，碳酸钙(CaCO₃)，和磷酸钙(CaP)，因其优异的生物应用而成为合适的材料。CaCO₃和CaP因其高生物相容性，生物降解性和对pH的响应性而被证明是生物医学应用的不错的材料。CaCO₃和CaP在中性pH下稳定，在酸性pH条件下分解，可用于pH响应药物或基因传递。与传统纳米粒子相比，生物矿化粒子具有生物毒性小，代谢途径清晰，刺激反应灵敏的优点。所有这些优势为我们提供了一种新颖的组织工程材料。

因此，使用层层自组装技术制备具有高生物相容性的多层薄膜，并将其与生物矿化的无机纳米离子结合起来，不仅可以在分子水平上调控所得材料的尺寸、结构和形貌，而且很好的解决了无机纳米离子的生物毒性问题，使无机纳米粒子载药等性能得以更好的发挥。本发明使用COL和PEG作为组装单元，为材料提供了很好的生物相容性，同时可以控制生物矿化的CaP晶体的生长，调节其尺寸、结构和形貌，从而使其拥有药物释放和促进细胞分化等功能。

在本文中，DA为多巴胺，PDA为聚多巴胺，Tris为三羟甲基氨基甲烷，COL为胶原蛋白，PEG为聚乙二醇，CaCl₂为氯化钙，K₂HPO₄为磷酸氢二钾，CaP为磷酸钙。

发明内容

为了克服无机纳米粒子存在的生物毒性、结晶生长无规律的问题，本发明提供一种基于钛合金基底的COL/PEG@CaP生物矿化多层膜的制备方法，该方法通过层层自组装技术制备出生物相容性良好的多层膜，通过生物矿化，有机多层膜很好的控制了CaP矿物的结晶，调整其表面形貌，使其具备药物负载与释放、促进细胞定向分化等功能，同时该方法制备工艺简单，周期短，环保无污染，可重复性强，所得矿化多层膜稳定，可实现大批量制备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：