[發明專利]一種骨/軟骨組織工程支架材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200810071441.5
• 申請日: 2008-07-22
• 公開（公告）號: CN101327336A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 任磊;王林;張其清
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: A61L27/22
• 分類號: A61L27/22;A61F2/28
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所
• 代理人: 陳永秀;馬應森

技術領域

本發明涉及一種骨組織工程支架材料及其制備方法。

背景技術

自19世紀以來，骨移植術一直致力于修復由于創傷、腫瘤、感染所造成的大范圍骨缺損， 以恢復肢體功能。但該方法存在很多問題，如免疫排斥及供體組織及器官的短缺。隨著組織 工程概念的提出，一個理想的策略出現了，即利用細胞與生物支架材料的復合培養人工再造 骨組織，達到修復體內缺損的目的。其中支架材料一方面可作為細胞的載體，將其運送至缺 損部位，另一方面還可提供新骨生長的支架。目前，支架材料的制備方法主要包括：纖維粘 結、溶劑澆鑄/粒子濾瀝、乳化/凍干、氣體發泡、相分離、自組裝、快速成型和電紡絲法等。 其中，電紡絲方法可以連續制備納米或亞微米級超細纖維，在組織工程支架制備方面具有獨 特的優勢。如Li?WJ等人(Li?W?J，Laurencin?C?T，Caterson?E?J，et?al.Electrospun?nanofibrous structure：A?novel?scaffold?for?tissue?engineering.J?Biomed?Mater?Res，2002，60(4)：613-621)用聚 乳酸/聚乙醇酸共聚物(PLGA)電紡成了軟骨組織工程支架材料，Vacanti?JP等人(Shin?M， Yoshimoto?H，Vacanti?J?P.In?vivo?bone?tissue?engineering?using?mesenchymal?stem?cells?on?a?novel electrospun?nanofibrous?scaffold.Tissue?Eng，2004，10(1-2)：33-41)利用電紡絲法技術制備了聚 己內酯(PCL)骨組織工程支架材料。但這些報道中所使用的材料多為合成高分子材料，其 生物相容性與生物降解性還有待進一步提高。

明膠是一種來源豐富，有良好的生物相容性與生物降解性的天然高分子材料，已廣泛應 用于藥物制劑等領域。Zhang?YZ(Y.Z.Zhang，J.Venugopal，Z.-M.Huang，C.T.Lim，et?al. Crosslinking?of?electrospun?gelatin?nanofibers.Polymer，2006，47：2911-2917)與Chang?SK等人 (Chang?Seok?Ki，Doo?Hyun?Baek，Kyung?Don?Gang，et?al.Characterization?of?gelatin?nanofiber prepared?from?gelatin-formic?acid?solution.Polymer，2005，46：5094-5102)分別用電紡絲技術制 備得到了明膠納米纖維支架材料。但使用的有機溶劑腐蝕性強、易造成環境污染。另外為了 提高明膠納米纖維的穩定性，還需用戊二醛蒸汽進行交聯，從而導致其生物相容性也降低。 此外，單純的明膠材料缺乏骨誘導性。CN?200410094895.6公開了一種聯合采用溶膠-凝膠和 冷凍干燥方法制備的明膠/殼聚糖-硅氧烷的多孔復合材料，并且證明了該材料具有非常優良生 物相容性、可控的生物降解性、以及優異的生物活性(骨誘導性)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以明膠與3-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPSM) 構成紡絲原液，采用電紡絲技術制備具有良好的生物活性(骨誘導性)、穩定性和生物相容性 的骨/軟骨組織工程支架材料及其制備方法。

本發明所述的骨/軟骨組織工程支架材料為明膠-硅氧烷納米纖維，其結構式如下：

其組成為明膠、3-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPSM)和鈣鹽，按質量比，各組 分的配比為明膠∶3-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷∶鈣鹽為1∶(0.2～2.0)∶(0.01～ 0.1)，明膠-硅氧烷納米纖維的直徑為100～2500nm。

所述的鈣鹽最好為硝酸鈣、草酸鈣或海藻酸鈣等。

本發明所述的骨/軟骨組織工程支架材料的制備方法包括以下步驟：

1)在甲酸溶液中加入明膠，攪拌至明膠充分溶解，得到溶液A；

2)在溶液A中加入鈣鹽，得到溶液B；

3)將溶液B與3-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混合，得溶液C；

4)將溶液C加入密閉的容器中，反應至其動力學粘度值＞5000cp，得電紡絲原液；