[發(fā)明專利]雙層電紡仿生骨膜及其制備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210460285.8
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102949750A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李振聲;董世武;楊曉占;郭洪峰;張瑗;楊小超;孫麗麗;莫增
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學
• 主分類號: A61L27/26
• 分類號: A61L27/26;A61L27/22;A61L27/20;D04H1/4382;D04H1/728
• 代理公司: 北京元本知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11308
• 代理人: 秦力軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物工程領(lǐng)域，特別涉及組織工程骨修復領(lǐng)域。

背景技術(shù)

“靜電紡絲”一般簡稱為“靜電紡”、“電紡”。1934年，F(xiàn)ormalas發(fā)明了用靜電力制備聚合物纖維的實驗裝置并申請了專利，其專利公布了聚合物溶液如何在電極間形成射流，這是首次詳細描述利用高壓靜電來制備纖維裝置的專利，被公認為是靜電紡絲技術(shù)制備纖維的開端。但是，從科學基礎(chǔ)來看，這一發(fā)明可視為靜電霧化或電噴的一種特例，其概念可以追溯到1745年。靜電霧化與靜電紡絲的最大區(qū)別在于二者采用的工作介質(zhì)不同，靜電霧化采用的是低粘度的牛頓流體，而靜電紡絲采用的是較高粘度的非牛頓流體。所以，靜電紡絲是高分子流體靜電霧化的特殊形式，此時霧化分裂出的物質(zhì)不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以運行相當長的距離，最終固化成纖維，原理圖詳見圖1。

大段骨缺損的治療仍舊是骨科界的難題，當前此領(lǐng)域的研究多聚焦于骨替換材料的改進、良好種子細胞的選擇及相應(yīng)復合技術(shù)的開發(fā)，尚少關(guān)注在植入材料周圍包覆一層仿生骨膜，進而探討該仿生骨膜在植入體周圍微環(huán)境下的分子作用機制。靜電紡絲是制備納米纖維最重要且最簡單的方法，它的優(yōu)勢是能高效率地獲得無紡布形式的電紡膜。目前，很多高分子物質(zhì)已經(jīng)通過靜電紡絲方法成功制備得到電紡膜，但是由于材料本身性能的局限性，限制了它們的應(yīng)用。為了改善靜電紡絲材料的性能和拓寬應(yīng)用范圍，特別是改善在生物材料中的應(yīng)用性能。我們研究了將rFN/CDH融合蛋白包埋在殼聚糖中電紡制備雙層膜，外層為殼聚糖納米纖維膜，內(nèi)層為包埋有rFN/CDH的殼聚糖納米纖維膜。殼聚糖是唯一的堿性天然多糖，是甲殼素脫以乙酰基的衍生物，分子鏈上具有眾多自由氨基，因而可形成聚陽離子電解質(zhì)。殼聚糖有優(yōu)良的生物相容性及抗菌、防腐、止血、促進傷口愈合、抑制潰瘍等功能，成膜性好，機械強度高，具有生物可降解性。rFN/CDH(雙嗜性分子重組纖維連接蛋白/鈣粘附蛋白)是以FN和CDH11作為前體分子，通過基因拼接，融合得到的新型蛋白，它能夠顯著的增強骨髓間充質(zhì)干細胞的黏附、增值和分化的能力。得到的復合納米纖維膜可用做仿生骨膜，增強骨損傷修復的效果。到目前為止尚未見報道用電紡技術(shù)制備rFN/CDH和殼聚糖雙層復合納米纖維方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供仿生骨膜的制備方法，該方法是利用靜電紡絲技術(shù)紡織仿生骨膜，為納米級紡絲構(gòu)成的骨膜。

本發(fā)明的另一目的在于提供仿生骨膜、仿生骨膜內(nèi)膜的材料。該材料親和性高。能在預(yù)期的時間降解，利于釋放富集骨髓MSCs和成骨細胞的高分子蛋白。

本發(fā)明還有一目的，在于提供所述方法制備的骨膜，該骨膜為納米級的，該骨膜除了高分子蛋白層之外，還包括保護層。

基于靜電紡絲制備仿生骨膜的方法，具體包括以下步驟：

A內(nèi)膜電紡液和外膜電紡液的制備

將多糖基質(zhì)的溶液和高分子蛋白混合并充分攪拌，得內(nèi)膜電紡液；將所述多糖基質(zhì)的溶液作外膜電紡液；

B外膜電紡絲的制備

應(yīng)用靜電紡絲裝置將步驟A所得外膜電紡液在電壓為20-25kV、注射泵流速為0.3-0.5mL/小時、接收距離為10-15厘米條件下制備得到外膜電紡絲；

C仿生骨膜的制備

在步驟B所得的外膜電紡絲框架下，應(yīng)用靜電紡絲裝置制備內(nèi)膜電紡絲，內(nèi)膜電紡絲的工藝參數(shù)是：將步驟A所述外膜電紡液在電壓20-23kV、注射泵流速0.3-0.5ml/小時、接收距離10-20cm的條件下制備內(nèi)膜電紡絲；

所述制備的內(nèi)外兩層電紡膜，為仿生骨膜。

優(yōu)選的，步驟A中，所述高分子蛋白為骨形態(tài)發(fā)生蛋白、纖連蛋白和FN/CDH融合蛋白中的任一種或多種，它們對骨斷端處內(nèi)源性骨髓的骨髓間充質(zhì)干細胞(MSCs)募集、誘導礦化成骨能力。優(yōu)選的，步驟A中，所述多糖基質(zhì)的溶液為聚乙烯醇PVA、聚乳酸PLLA和殼聚糖中的任一種或多種，多糖基質(zhì)對內(nèi)層膜起保護和阻隔周圍環(huán)境不利骨質(zhì)重建的干擾因素；骨膜外層用高分子量殼聚糖電紡納米纖維膜，內(nèi)層用低分子量殼聚糖包埋高分子蛋白制備納米纖維膜。外層纖維膜降解吸收慢，利于保持膜的完整性，阻隔周圍肌肉組織中成纖維細胞等對成骨細胞礦化、骨痂形成的影響；內(nèi)層膜降解快，利于釋放高分子蛋白，在仿生骨膜內(nèi)層富集骨髓MSCs和成骨細胞等。