[發(fā)明專利]一種具有梯度界面的納米纖維支架的增材制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310485647.3
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN103585673A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀健康;李滌塵;秦霆;劉亞雄;連芩;王玲;靳忠民
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/24
• 分類號(hào): A61L27/24;A61L27/22;A61L27/20;A61L27/18;A61L27/16;A61L27/54;D04H1/4382;D04H1/728
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及組織工程支架的生物制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有梯度界面的納米纖維支架的增材制造方法。

背景技術(shù)

生物體內(nèi)彈性致密結(jié)締組織（如韌帶、肌腱、聲帶、肌肉）和硬質(zhì)骨組織在連接界面處呈現(xiàn)多材料、多結(jié)構(gòu)、多細(xì)胞的梯度分布特征，從而在受力過程中合理傳遞應(yīng)力與避免應(yīng)力集中。例如韌帶與骨組織形成的韌帶‐非鈣化軟骨‐鈣化軟骨‐骨的梯度界面。當(dāng)意外傷害導(dǎo)致彈性致密結(jié)締組織發(fā)生不可自愈的損傷時(shí)，通常采取人工支架作為體外移植物來進(jìn)行重建手術(shù)以恢復(fù)其生理功能。目前重建手術(shù)采用的人工支架多為單一材料或結(jié)構(gòu)，不利于移植物與硬組織連接界面處多種組織的復(fù)合再生，從而導(dǎo)致遠(yuǎn)期療效不佳。設(shè)計(jì)制造一種具有多材料、多結(jié)構(gòu)及生長因子梯度界面的組織工程支架有望解決該問題。靜電紡絲技術(shù)能夠?qū)⒍鄶?shù)生物材料及生長因子的材料溶液紡制成納米纖維，通過工藝調(diào)控可在支架的不同位置制備出多種材料、生長因子和結(jié)構(gòu)的納米纖維支架，從而有望實(shí)現(xiàn)多種組織在支架上的復(fù)合生長。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有梯度界面的納米纖維支架的增材制造方法，該支架的材料具有良好的生物相容性，支架在顯微結(jié)構(gòu)、材料成分方面與自然彈性致密結(jié)締組織基質(zhì)相近，在與硬組織的連接界面處呈現(xiàn)多材料、多結(jié)構(gòu)梯度；同時(shí)可在界面處復(fù)合細(xì)胞生長因子梯度，從而加快支架及其與自體硬組織連接處多組織界面的再生。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種具有梯度界面的納米纖維支架的增材制造方法，其制備材料溶液有材料溶液A和材料溶液B兩種，其中材料溶液A分為兩類，一類是丙酮和N，N‐二甲基甲酰胺按1：1混合的混合溶液為溶劑配置的聚乳酸、聚羥基乙酸、聚乳酸羥基乙酸、聚乙醇酸或聚已內(nèi)酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～30%的溶液，同時(shí)在溶液中添加成纖維生長因子（FGF）至0.001～0.06g/ml；另一類是以蠶絲蛋白、膠原、殼聚糖、明膠、海藻酸鈉或聚乙烯醇為溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～30%的水溶液，同時(shí)在溶液中添加成纖維生長因子（FGF）至0.001～0.06g/ml；材料溶液B為復(fù)合有納米尺寸的β‐磷酸三鈣或羥基磷灰石按質(zhì)量/體積比為3：7的比例與材料溶液A混合溶解，同時(shí)在溶液中添加骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、轉(zhuǎn)化生長因子‐β(TGF—B，)、血小板衍生生長因子(PDGF)或骨鈣素(BGP)至0.001～0.06g/ml。

一種具有梯度界面的納米纖維支架的增材制造方法，具體包括以下步驟：

1）配制用于電紡納米纖維支架的材料溶液A，料溶液A分為兩類，一類是丙酮和N，N‐二甲基甲酰胺按1：1混合的混合溶液為溶劑配置的聚乳酸、聚羥基乙酸、聚乳酸羥基乙酸、聚乙醇酸或聚已內(nèi)酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～30%的溶液，同時(shí)在溶液中添加成纖維生長因子（FGF）至0.001～0.06g/ml；另一類是以蠶絲蛋白、膠原、殼聚糖、明膠、海藻酸鈉或聚乙烯醇為溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～30%的水溶液，同時(shí)在溶液中添加成纖維生長因子（FGF）至0.001～0.06g/ml；

2）配制用于電紡韌帶骨納米纖維支架的材料溶液B，材料溶液B為復(fù)合有納米尺寸的β‐磷酸三鈣或羥基磷灰石按質(zhì)量/體積比為3：7的比例與材料溶液A混合溶解，同時(shí)在溶液中添加骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、轉(zhuǎn)化生長因子‐β(TGF—B，)、血小板衍生生長因子(PDGF)或骨鈣素(BGP)至0.001～0.06g/ml；

3）應(yīng)用靜電紡絲法，靜電紡絲裝置在電壓8～30kV，溶液供給速度在0.6‐6ml/h,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速1000‐5000r/min的工作參數(shù)下工作0.1～4h，將材料溶液A紡制成具有定向有序的韌帶納米纖維的薄膜；

4）應(yīng)用靜電紡絲法，靜電紡絲裝置在轉(zhuǎn)鼓靜止于薄膜連接處，在電壓8‐30kV，溶液供給速度在0.6‐6ml/h的工作參數(shù)下工作5～120min，將材料溶液B在步驟3）紡制的薄膜連接處紡制成由納米纖維構(gòu)成的薄膜；

5）通過重復(fù)步驟3）和步驟4）所述的工藝過程1～20次，得到厚度為0.05～2.5mm的納米纖維薄膜；

6）將步驟5）制備的薄膜直接用于成形人工支架，具體為：將納米纖維薄膜按實(shí)際需求剪裁成不同長度與寬帶，長度為1‐50cm，寬帶為1‐30cm，然后沿垂直于纖維方向卷成納米纖維支架，兩端用可降解線捆綁固定，從而得到有梯度界面的納米纖維支架；