[發明專利]一種生物高分子/甲殼素納米晶復合支架材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410163164.6
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN104001208A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 李湖燕;蔣志強;李赫;曾志翔;烏學東
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: A61L27/18
• 分類號: A61L27/18;A61L27/20;A61L27/26;A61L27/56;A61L27/54;A61L27/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

???本發明屬于生物醫用材料及組織工程技術領域，涉及一種生物高分子/甲殼素納米晶復合支架材料及其制備方法。?

背景技術

組織工程的目的是研究開發用于修復、維護人體受損的組織或器官替代物。組織工程基本由細胞分離及培養、構建細胞培養支架、細胞/支架復合物的體外培養、移植這四部分構成。其中細胞培養支架材料在支持細胞生長、引導組織再生、控制組織結構和釋放生物活性因子方面起到重要作用。

組織工程中所用到的細胞培養支架必須滿足一下幾點要求：（1）具有良好的生物相容性，（2）具有一定的力學性能，（3）具有適宜的孔隙率及孔徑，以保證營養物質及代謝廢物的擴散，（4）具有良好的可加工性和較低的加工成本，以便臨床及商業化應用。組織工程支架中，較高的孔隙率和較大的孔徑對于組織的形成具有促進作用，然而過高的孔隙率和孔徑同時也會降低支架的力學性能。對于骨組織工程支架，一般認為數微米的孔徑以及納米孔隙有利于蛋白質的吸附及細胞黏附；孔徑在10μm～50μm有利于纖維和毛細血管的長入；孔徑在200μm～300μm有利于骨長入。而孔隙率則需要控制在75﹪以上細胞接種培養才有可能成功。

目前的生物可降解骨組織支架如聚（3-羥基丁酸酯-3-羥基戊酸酯）（PHBV）、聚乳酸（PLA）、聚己內酯(PCL)多孔支架親水性差，不具備生物活性，細胞不能在支架上很好地黏附；而且力學性能有待提高。針對這些缺點，可通過在支架中引入甲殼素納米晶來改善。甲殼素具有良好的生物性能，具體如下：（1）在體內產生抗原的可能性很小，免疫原性低，對白細胞和巨噬細胞具有趨同化作用，可促進巨噬細胞的吞噬功能和水解活性，刺激淋巴因子和炎性介質的產生；（2）對纖維蛋白原的吸附能力強，能增加血小板的聚集，激活凝血系統，促使傷口封合；（3）能促進上皮細胞再生，通過促進纖維細胞遷移、擴增縮短傷口愈合時間等。有研究表明，含有甲殼素的支架能夠顯著促進細胞在其表面上的黏附與鋪展。（EURO?POLYM?J.?2007,43:4123-35；J?APPL?POLYM?SCI.?2010,117:3406-18）

在生物體內，甲殼素以直徑為2.5nm到25nm的微纖形式存在。可以通過強酸酸解等方式除去甲殼素中的非晶區從而分離出具有納米尺度的甲殼素晶體，即甲殼素納米晶。由于甲殼素納米晶尺寸極小，分子鏈排列高度有序，不同于其他晶體所存在的位錯、空穴等缺陷，因此甲殼素納米晶具有很高的強度和剛性，非常適合做為納米增強材料。與傳統的無機納米粒子增強材料相比，甲殼素納米晶具有可再生性、生物降解性、生物相容性、易于化學改性等特點，可替代傳統的無機納米粒子作為生物活性填料增強生物可降解高分子多孔支架。

發明內容

本發明的一個目的是針對現有技術的不足，提供一種生物高分子/甲殼素納米晶復合支架材料。

一種生物高分子/甲殼素納米晶復合支架材料為共混物，該共混物包括生物可降解高分子、甲殼素納米晶；甲殼素納米晶與生物可降解高分子的質量比為1:100～1:10。

本發明的另一個目的是提供了上述生物高分子/甲殼素納米晶復合支架材料的制備方法。

????本發明方法包括以下步驟：

步驟（1）.將生物可降解高分子溶于有機溶劑A中，40～90℃加熱并磁力攪拌2～4小時，得到質量體積濃度為5～20﹪(單位為g/ml)的生物可降解高分子溶液；將甲殼素納米晶超聲分散在有機溶劑B，分散均勻后得到質量體積濃度為1～5﹪(單位為g/ml)的甲殼素納米晶溶液；然后將甲殼素納米晶溶液加入到生物可降解高分子溶液中，磁力攪拌15～30分鐘，得到混合溶液，其中混合溶液中甲殼素納米晶與生物可降解高分子的質量比為1:100～1:10；

????所述的生物可降解高分子為聚（3-羥基丁酸酯-3-羥基戊酸酯）（PHBV）、聚乳酸（PLA）、聚己內酯（PCL）中的一種或多種；

所述的甲殼素納米晶形狀為針狀或棒狀，寬度10～40nm?，長度200～500nm；

所述的有機溶劑A為二氧六環、四氫呋喃的一種或二氯甲烷與二氧六環的混合溶劑；其中二氯甲烷與二氧六環的混合溶劑中二氯甲烷與二氧六環的加入量為任意比例；

所述的有機溶劑B與有機溶劑A選用的物質相同；

????步驟（2）.將無機粒子加入到步驟（1）混合溶液中，混合均勻后倒入模具中，置于-80～4℃下冷凍4～24小時，得到冷凍凝固的生物可降解高分子/甲殼素納米晶混合物；生物可降解高分子/甲殼素納米晶混合物中生物可降解高分子與無機粒子的質量比為1:3～1:9；