[發明專利]一種殼聚糖纖維/生物活性玻璃三維有序多孔支架材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310116147.2
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN103191463A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 柯勤飛;郭亞平;陽俊;劉怡卓
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: A61L27/10
• 分類號: A61L27/10;A61L27/20;A61L27/56;A61L27/54
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾瑜

技術領域

本發明涉及無機非金屬材料和生物醫學材料領域的人工骨修復材料的制備技術，具體涉及一種殼聚糖纖維/生物活性玻璃三維有序多孔支架材料及其制備方法。

背景技術

骨髓炎、骨腫瘤、骨囊腫等手術切除以及創傷引起的較大面積骨缺損是目前國內外臨床醫學中最常見、最棘手的問題之一，骨組織工程研究的發展為修復大面積骨缺損提供了全新的思路和方法。目前，骨組織工程研究已經逐漸形成了較為完善的關于種子細胞、細胞載體支架材料及組織構建的理論和技術路線。在骨組織工程研究中，生物支架材料占據著非常重要的地位，它不僅起支撐作用，保持原有組織的形狀，而且還起著模板作用，為細胞提供賴以寄宿、生長、分化和增殖的場所，從而引導受損組織的再生和控制再生組織的結構。理想的骨支架材料需要滿足如下要求：（i）具有良好的生物學性能，包括良好的生物活性、一定的生物降解性，且無細胞毒性；（ii）具有一定的機械強度，包括一定的抗壓強度、彈性模量以及斷裂韌性；（iii）具有三維連通的大孔結構，以利于人體骨組織的長入。目前研究較多的人工骨支架材料主要是膠原蛋白、殼聚糖等高分子材料以及羥基磷灰石、生物玻璃等生物陶瓷。

生物玻璃因其化學組成與人體骨骼非常相似，具有優良的生物相容性以及自降解性能，且在植入人體后能與周圍的骨組織和軟組織形成緊密的鍵合，迅速有效地促進骨修復，已被成功應用于多種臨床手術。殼聚糖作為天然高分子材料的一種，具有良好的生物相容性，可調控生物活性分子的釋放，而且對腫瘤細胞具有抑制作用，具有明顯的抗菌、抗癌活性。然而，兩者作為骨修復材料均存在力學強度低的問題，不適用于臨床應力集中部位的骨缺損修復應用。

為了克服單一的骨修復材料在性能上的缺陷，目前對于復合材料，特別是生物玻璃復合材料的研究已經取得了很好的進展。例如，陳學思等研究人員，通過對納米生物玻璃顆粒進行表面改性，采用母料法制備出了一種納米生物玻璃顆粒、其與聚酯的復合材料，增加了兩者的界面相容性，從而在一定程度上提高了復合材料的力學性能；陳曉峰等研究人員，采用灌注法制備了一種生物活性玻璃/殼聚糖復合多孔支架材料，制得的復合材料具有多孔結構及一定的力學性能；陳曉峰等研究人員，采用冷凍干燥法制備出一種膠原/生物玻璃/透明質酸組織修復材料，工藝簡單，可根據不同需求制備成柱狀材料、膜材料及表面多孔材料，其力學性能也有一定的改善。但是，上述復合材料普遍存在缺少三維連通的大孔結構的問題，不能同時滿足具有大孔結構以及一定的力學強度的要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種殼聚糖纖維/生物活性玻璃三維有序多孔支架材料，該支架材料具有三維有序的大孔結構，孔徑為80-500μm，優良的生物學性能和較強的機械強度。

本發明的另一個目的是提供殼聚糖纖維/生物活性玻璃三維有序多孔支架材料的制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種殼聚糖纖維/生物活性玻璃三維有序多孔支架材料，其特征在于：在殼聚糖纖維表面復合生物活性玻璃，該支架材料的孔徑為80-500μm。

上述的殼聚糖纖維/生物活性玻璃三維有序多孔支架材料的制備方法，其步驟包括，

（1）將50-150g/m²的殼聚糖纖維混合開松后，梳理成纖網，取其中的2-5塊纖網平行鋪網，使得纖維呈縱向排列，用針刺法加固，剪成所需骨損傷修復材料相同的形狀，用無水乙醇和去離子水清洗，烘干，即得殼聚糖纖維布；優選的，烘干溫度為55℃-65℃；

（2）將溶膠凝膠法制得的生物活性玻璃進行球磨，得到粒徑為1-10μm的生物活性玻璃粉末；將粘結劑加入無水乙醇中，攪拌，再加入生物活性玻璃粉末，攪拌、超聲振蕩后抽真空，制得生物活性玻璃混合漿料；優選的，抽真空時的真空度為0.05-0.1Mpa；

（3）將步驟（2）中制得的生物活性玻璃混合漿料，采用浸漬提拉法涂覆在步驟（1）中的殼聚糖纖維布上，干燥，再重復0-3次，即制得殼聚糖纖維/生物活性玻璃三維有序多孔支架材料。

所述殼聚糖纖維的原料殼聚糖是由甲殼素脫乙酰基制得，脫乙酰度為60%～65%。

所述步驟（1）中，針刺法加固時的針刺頻率為1000-1400刺/分鐘，針刺深度為3-5mm；所述殼聚糖纖維布的孔徑為100-400μm。

所述步驟（2）中無水乙醇、粘結劑及生物活性玻璃粉末的重量比為1：0.01-0.05:0.01-0.08。

所述步驟（2）中，球磨轉速為100-500r/min，球磨時間為6-12小時。