[發(fā)明專利]一種三維纖維基氣凝膠組織工程支架及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310202003.9
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103285424A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁彬;斯陽;葛建龍;唐曉敏;黃美玲;朱婕;俞建勇
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: A61L27/26
• 分類號: A61L27/26;A61L27/20;A61L27/22;A61L27/04;A61L27/08;A61L27/18
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三維纖維基氣凝膠組織工程支架及其制備方法，特別是涉及一種由一維纖維經(jīng)三維網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法獲得的三維纖維基氣凝膠組織工程支架及其制備方法。

背景技術(shù)

組織工程是一個綜合性的學(xué)科領(lǐng)域，它的研究目的是突破傳統(tǒng)的器官移植和生物材料移植的一些限制，開發(fā)人造器官和組織的替代品來替代或修復(fù)受損的器官或組織，并且不需輔助治療，這不僅可以提高治愈率，而且可以大大降低治療成本。組織工程的基本原理是使相關(guān)細胞在體外或體內(nèi)進行生長、遷移以及增殖等一系列生理活動，最終形成具有三維結(jié)構(gòu)的器官或組織。但是細胞缺乏向有利于形成具有解剖學(xué)形狀的組織三維方向生長的能力，相反，它們自由地生長、遷移，會形成一個二維的細胞層，因此，傳統(tǒng)的多孔生物膜組織工程支架材料如多孔生物陶瓷膜、靜電紡納米纖維膜等已不能滿足組織工程的需求。對于組織工程必需的三維組織，需要將細胞種植在具有多孔結(jié)構(gòu)的三維組織工程支架上引導(dǎo)其生長，最終形成所需的三維組織結(jié)構(gòu)。

另一方面，含有纖維結(jié)構(gòu)的三維氣凝膠材料作為一種新型的輕質(zhì)功能纖維材料，在具備傳統(tǒng)無機粒子型氣凝膠特性的同時兼具了纖維結(jié)構(gòu)的獨特優(yōu)勢，如力學(xué)柔韌性好、孔隙連通性高、結(jié)構(gòu)可控及介質(zhì)傳輸效率高等；并且其三維纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可較好的模擬生物組織的生長環(huán)境，從而可望作為一種高性能生物支架材料應(yīng)用于組織工程領(lǐng)域。國內(nèi)專利CN101444641公開了一種三維纖維組織工程支架的制備方法，其主要是通過熱熔粘合的方法將二維纖維膜粘結(jié)成三維纖維結(jié)構(gòu)材料。但該方法制備的支架材料在使用過程中易發(fā)生層間剝離現(xiàn)象，且熱熔粘合工藝易導(dǎo)致膜材料層間孔隙堵塞，本質(zhì)上仍然是一種二維的支架材料，不利于生物細胞的附著與物質(zhì)傳遞。國內(nèi)專利CN101693124、CN101411900、CN102488928分別公開了殼聚糖纖維、聚乳酸纖維、碳纖維與聚合物溶液復(fù)合制備三維纖維支架材料的方法。但上述制備工藝中都需要使用大量聚合物溶液作為粘合組分，所制備的材料本質(zhì)上是一種纖維增強的聚合物多孔材料，從而使材料難以體現(xiàn)出纖維結(jié)構(gòu)支架的優(yōu)點及功能特性；并且大量聚合物溶液的使用易導(dǎo)致孔隙堵塞，且孔徑難以控制，不利于細胞的生長。日本專利P2006-75235A公開了一種醋酸纖維素纖維/聚乳酸復(fù)合三維纖維支架材料的制備方法，其中聚乳酸粘合材料以噴涂形式與纖維構(gòu)成復(fù)合型納米氣凝膠，但該材料結(jié)構(gòu)是一種以聚乳酸微小粒子聚集構(gòu)成的氣凝膠材料，材料的纖維結(jié)構(gòu)特性難以體現(xiàn)；且噴涂方法難以實現(xiàn)聚乳酸粒子與纖維的均勻復(fù)合，材料的孔隙結(jié)構(gòu)難以控制。國內(nèi)專利CN1895684公開了一種天然生物材料解離纖維與聚合物溶液復(fù)合制備三維纖維支架材料的方法，該材料仍然存在上述結(jié)構(gòu)的缺陷，且天然生物材料解離得到的纖維直徑及長徑比偏差較大，導(dǎo)致最終支架孔隙結(jié)構(gòu)難以控制。因此上述專利公開的方法均難以實現(xiàn)三維纖維基氣凝膠組織工程支架的可控制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種三維纖維基氣凝膠組織工程支架的制備方法及其制品，特別是提供一種由一維纖維經(jīng)三維網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法獲得的三維纖維基氣凝膠組織工程支架及其制備方法。

本發(fā)明的一種三維纖維基氣凝膠組織工程支架的制備方法，具體步驟為：

第一步：將纖維分散在對其不具有溶解性的溶劑中，形成懸濁液；為保證組織工程支架獲得均勻的結(jié)構(gòu)，所述懸濁液為均相。

第二步：將所述懸濁液進行凝固化處理，使懸濁液形成凝固塊；凝固化處理使懸濁液中溶劑凝固形成凝固體，固化后的溶劑填充于纖維網(wǎng)絡(luò)間將分散于其中的纖維的空間位置固定住，形成所需的體型結(jié)構(gòu)。

第三步：脫除所述凝固塊中凝固的溶劑，形成未交聯(lián)纖維基氣凝膠；空氣替代原來溶劑所占的空間并保持纖維原有的空間結(jié)構(gòu)不變。

第四步：將所述未交聯(lián)纖維基氣凝膠進行交聯(lián)穩(wěn)定化處理，獲得纖維交錯點粘結(jié)固定的三維纖維基氣凝膠組織工程支架；纖維交錯點間依靠非氫鍵鍵合作用實現(xiàn)有效的粘結(jié)互連，構(gòu)筑了穩(wěn)定的三維纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時賦予三維纖維基氣凝膠組織工程支架良好的力學(xué)性能和壓縮回彈性能。

第五步：將所述三維纖維基氣凝膠材料進行滅菌處理，獲得三維纖維基氣凝膠組織工程支架。滅菌處理可保證支架使用的安全性。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的一種三維纖維基氣凝膠組織工程支架的制備方法，所述懸濁液中，纖維的質(zhì)量分數(shù)為0.01～50%。