[發(fā)明專利]一種細菌纖維素三維陳列微孔支架的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310224288.6
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103301505A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘春燕;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 鐘春燕
• 主分類號: A61L27/20
• 分類號: A61L27/20;A61L27/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物支架材料的制備加工技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種細菌纖維素三維陳列微孔支架的制備方法。

背景技術(shù)

組織工程支架材料是組織工程三大要素之一，由于人體組織均具有特定的宏觀形貌，需要用于組織工程修復(fù)的支架材料也具備相應(yīng)的宏觀形貌。并且由于大量研究表明用于組織工程修復(fù)的支架材料微觀（納米級、微米級）結(jié)構(gòu)可以影響細胞的生長及蛋白表達。因此，組織工程支架材料制備過程中，在控制宏觀形貌的同時，還需控制微觀結(jié)構(gòu)。理想的組織工程支架材料應(yīng)具有良好的組織相容性、生物可降解性、降解無毒性、良好的機械強度以及高孔隙率的三維立體結(jié)構(gòu)。其中組織工程支架材料的高孔隙率、高比表面積和適宜的孔徑往往取決于支架材料的制備方法。目前組織工程支架材料的制備方法主要有：靜電紡絲法、相分離法、氣體發(fā)泡發(fā)、溶液澆注法、瀝濾法等。這些方法雖然可以獲得成功的組織工程支架，但是所得到的組織工程支架缺乏力學(xué)強度、孔隙的相互貫通程度低、孔隙率與孔分布的可控性差，孔徑變化隨機，從而影響細胞的長入、組織的血管化、養(yǎng)分的傳輸和代謝產(chǎn)物的排放。

激光打孔是最早達到實用化的激光加工技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于金屬材料、無機材料和高分子材料的加工。激光打孔技術(shù)具有：非接觸性；打孔速度快、效率高；孔徑微小、可調(diào)；適合數(shù)量多、高密度的陳列孔加工等特點。激光微孔孔徑可達到數(shù)十至數(shù)百微米，采用該技術(shù)制備的組織工程三維微孔支架可有利于細胞進入支架內(nèi)部，方便蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分通過，并且便于微血管的重建。

本發(fā)明采用二氧化碳激光打孔技術(shù)，制備一種細菌纖維素三維陳列微孔支架。在具有宏觀形貌的細菌纖維素支架上制備出了特定三維陣列排列的細菌纖維素微孔支架。該支架材料增加了細胞培養(yǎng)時的細胞粘附率，并提高了細胞的增殖速率。本發(fā)明制備快捷，操作方便，可通過控制工藝參數(shù)等方法精確調(diào)控支架的微孔尺寸、形狀和三維陳列孔的結(jié)構(gòu)。制備的細菌纖維素三維陳列微孔支架具有良好的力學(xué)強度、良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、高孔隙率并且孔隙的相互貫通程度高，可作為組織工程支架材料，應(yīng)用于皮膚、骨、軟骨、血管等組織修復(fù)和重建。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種細菌纖維素三維陳列微孔支架的制備方法。涉及一種支架材料的制備加工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明工藝簡單，操作方便，可通過控制工藝參數(shù)等方法調(diào)控支架的微孔尺寸和三維陳列孔的結(jié)構(gòu)，制備的三維陳列微孔支架可應(yīng)用于構(gòu)建皮膚、骨、軟骨、血管等組織工程領(lǐng)域。

本發(fā)明公開了一種細菌纖維素三維陳列微孔支架的制備方法。包括，

（1）????由菌株發(fā)酵產(chǎn)生的細菌纖維素經(jīng)純化處理、切割、冷凍干燥得到細菌纖維素支架。

（2）????采用計算機斷層掃描技術(shù)構(gòu)建細菌纖維素支架三維結(jié)構(gòu)的數(shù)字模型。以數(shù)字模型重心為原點，細菌纖維素支架接種細胞時的接種面向下投影為XY平面建立三維坐標(biāo)系。利用數(shù)字模型設(shè)計特定的三維陳列微孔結(jié)構(gòu)。

（3）????將所需的細菌纖維素三維陳列微孔結(jié)構(gòu)數(shù)字模型導(dǎo)入二氧化碳激光打孔機中，在-5～10℃環(huán)境下進行加工，加工后的細菌纖維素支架經(jīng)二次蒸餾水清洗，冷凍干燥得到細菌纖維素三維陳列微孔支架。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

其中，如上所述的一種細菌纖維素三維陳列微孔支架的制備方法，所述的能發(fā)酵產(chǎn)生細菌纖維素的菌株是木醋桿菌、根瘤菌屬、八疊球菌屬、假單胞菌屬、無色桿菌屬、產(chǎn)堿菌屬、氣桿菌屬或固氮菌屬中的一種或幾種。所述的純化處理方法可以是，發(fā)酵產(chǎn)物在重量百分比為1～8%的NaOH水溶液中，在30～100℃的溫度下加熱3～6h。再用水反復(fù)沖洗至中性。以除去菌體蛋白和粘附在纖維素膜上的殘余培養(yǎng)基。

如上所述的一種細菌纖維素三維陳列微孔支架的制備方法，所述的冷凍干燥溫度為：-40～-10℃條件下。細菌纖維素是由三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的纖維素納米纖維構(gòu)成，只有采用冷凍干燥法才能在干燥過程中保持其原有的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同理，加工后的細菌纖維素支架也需要采用冷凍干燥法以保持加工后得到的三維陣列微孔結(jié)構(gòu)。

如上所述的一種細菌纖維素三維陳列微孔支架的制備方法，所述的經(jīng)純化處理、切割、冷凍干燥得到細菌纖維素支架其外形為：圓柱體、正方體、長方體、膜狀或不規(guī)則體。具有一定外形的細菌纖維素支架可以是在培養(yǎng)過程中形成的，也可以是經(jīng)過機械切割加工形成。