[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

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；