[發明專利]一種組織工程細胞培養支架的制備方法

有效

• 申請號: 201310390103.9
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103433493A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（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: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及一種組織工程細胞培養支架。

背景技術

組織工程細胞培養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，組織工程細胞培養支架的制備是組織工程研究中最為關鍵的環節之一。

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一。生物活性陶瓷模量高脆性大且制備的細胞培養支架的孔徑分布、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支架具有優良的力學性能，其不但可以進行細胞的體外三維培養，還可以植入體內用于骨、關節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支架的方法有：（1）粉末冶金法，是將金屬粉末與造孔劑等發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）氣體發泡法，是在液態金屬中吹入氣體，冷卻后形成多孔金屬。此方法的優點是制備工藝簡單，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現，Yuejun?Chen等人在《Journal?of?Materials?Science:Materials?in?Medicine》（材料科學雜志-醫學材料）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，使用傳統的制備多孔金屬的方法來制備組織工程細胞培養支架，其難以達到優良的力學性能、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。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種金屬纖維基組織工程細胞培養支架的制備方法，此類細胞培養支架具有優良的生物相容性、較高的孔隙率、可控的孔徑尺寸和優良的力學性能，且制造工藝簡單，生產效率高，成本低。

本發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支架預制體；

2.將細胞培養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；