[發(fā)明專利]一種組織工程細胞培養(yǎng)支架的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310390103.9 | 申請日: | 2013-08-30 |
| 公開(公告)號: | CN103433493A | 公開(公告)日: | 2013-12-11 |
| 發(fā)明(設計)人: | 尹大川;李大為;何進;王鵬燕;何鳳利;陳瑞卿 | 申請(專利權)人: | 西北工業(yè)大學 |
| 主分類號: | B22F5/10 | 分類號: | B22F5/10;B22F3/16;A61L27/04;A61L27/06;A61L27/56 |
| 代理公司: | 西北工業(yè)大學專利中心 61204 | 代理人: | 顧潮琪 |
| 地址: | 710072 *** | 國省代碼: | 陜西;61 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 組織 工程 細胞培養(yǎng) 支架 制備 方法 | ||
技術領域
本發(fā)明涉及一種組織工程細胞培養(yǎng)支架。
背景技術
組織工程細胞培養(yǎng)支架是一種三維多孔開放式網狀結構框架,它能引導細胞進行粘附、生長、增殖和分化等活動,使之最終形成所需的三維組織或器官。組織工程細胞培養(yǎng)支架起到模擬細胞外基質的作用,它不但為細胞的生長提供三維空間和代謝場所,而且影響細胞的生物學行為和培養(yǎng)效率,同時決定著植入后能否與機體很好的適應和結合,進而影響整個組織修復的效果。因此,組織工程細胞培養(yǎng)支架的制備是組織工程研究中最為關鍵的環(huán)節(jié)之一。
目前,使用高分子材料和生物活性陶瓷材料制備的組織工程細胞培養(yǎng)支架已經用于韌帶、肌腱、皮膚、血管、人工臟器、骨和牙齒等人體軟、硬組織及器官的修復。從當前的研究成果來看,這些材料制備的組織工程細胞培養(yǎng)支架還存在一些亟待解決的問題,如高分子材料很難達到力學性能與生物相容性的統(tǒng)一。生物活性陶瓷模量高脆性大且制備的細胞培養(yǎng)支架的孔徑分布、孔隙形狀和孔隙率等難以控制,這都限制了其在硬組織工程中的應用。
使用金屬材料制備的組織工程細胞培養(yǎng)支架具有優(yōu)良的力學性能,其不但可以進行細胞的體外三維培養(yǎng),還可以植入體內用于骨、關節(jié)和牙齒等硬組織損傷的修復。目前,使用金屬材料制備組織工程細胞培養(yǎng)支架的方法有:(1)粉末冶金法,是將金屬粉末與造孔劑等發(fā)泡粉末按比例混合后,通過加壓成型,燒結等手段制備而成。該方法的優(yōu)點是結構組織均勻,孔徑在一定范圍內可調,缺點是孔隙率不高且工藝復雜、步驟繁瑣。(2)氣體發(fā)泡法,是在液態(tài)金屬中吹入氣體,冷卻后形成多孔金屬。此方法的優(yōu)點是制備工藝簡單,缺點是多孔金屬結構組織的均勻性和孔隙率難以控制。(3)固-氣相共晶凝固法,在金屬凝固時氣體作為共晶相中的一部分析出形成泡沫狀多孔金屬。(4)金屬電沉積法,是以有機高分子發(fā)泡材料為骨架,進行電沉積后除去骨架形成多孔金屬。此類材料孔徑分布均勻,孔隙連通率高但強度受一定影響,且厚度受到工藝的限制。
對現有技術的文獻檢索發(fā)現,Yuejun?Chen等人在《Journal?of?Materials?Science:Materials?in?Medicine》(材料科學雜志-醫(yī)學材料)期刊2011年22卷839-844頁中報道了“Preparation?and?characterization?of?a?novel?porous?titanium?scaffold?with?3D?hierarchical?porous?structures”(具有三維分層多孔結構的新型多孔鈦支架的制備及其性能表征),該文中采用粉末冶金法制備多孔鈦支架,具體方法是:首先將純鈦粉、粘合劑、分散劑和發(fā)泡劑混合,充分攪拌形成漿料;其次,將漿料注入模具中,待其干燥后進行真空燒結;最后,對燒結后的樣品進行酸-堿處理。這種方法工藝過程復雜,成本較高,且制備出的多孔鈦支架的孔徑分布不均勻,孔隙率難以得到較大提高。
綜上所述,使用傳統(tǒng)的制備多孔金屬的方法來制備組織工程細胞培養(yǎng)支架,其難以達到優(yōu)良的力學性能、均勻的孔徑分布和連通性好的孔隙結構三者相統(tǒng)一,同時這些方法還存在制造工藝明顯不足和生產成本較高等缺點。
發(fā)明內容
為了克服現有技術的不足,本發(fā)明提供一種金屬纖維基組織工程細胞培養(yǎng)支架的制備方法,此類細胞培養(yǎng)支架具有優(yōu)良的生物相容性、較高的孔隙率、可控的孔徑尺寸和優(yōu)良的力學性能,且制造工藝簡單,生產效率高,成本低。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟:
1.采用金屬纖維為原料,對其進行預處理,將預處理后的金屬纖維壓制成型得到細胞培養(yǎng)支架預制體;
2.將細胞培養(yǎng)支架預制體依次放入5-10%W/V的草酸水溶液、丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲清洗10-30min;然后將細胞培養(yǎng)支架預制體放入真空干燥箱中,在60-80℃下恒溫保持1-4h;
3.再將細胞培養(yǎng)支架預制體放入圓片式加壓裝置中,通過調整螺母擰緊壓片使預制體厚度與壓制成型后的厚度一致,然后將中間夾有細胞培養(yǎng)支架預制體的圓片式加壓裝置放入真空燒結爐內,真空或氬氣保護下燒結,隨爐冷卻至室溫;
所述金屬纖維為不銹鋼、鈦或鈦合金纖維;不銹鋼纖維直徑為6-500μm,鈦或鈦合金纖維直徑為50-500μm;其中直徑為6-20μm的金屬纖維每500-3000根為一金屬纖維束進行使用;
所述的預處理包括以下內容:
對于直徑為6-20μm的金屬纖維,將金屬纖維束剪切成長度相等的短纖維束,其長度為10-80mm,由梳理機分散后成為單纖維,隨機填充于圓桶形模具中;
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