[發明專利]一種含海藻酸鈉的三維支架的常態成型方法

在審

• 申請號: 201410805019.3
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN105749354A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 阮長順;蔣立新;馬宇飛;潘浩波
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61L27/46
• 分類號: A61L27/46;A61L27/50;A61L27/56;B29C67/00;B33Y10/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發明涉及生物工程技術領域，具體涉及一種含海藻酸鈉的三維支架的常態成型方法。

背景技術

三維打印技術是一種以數字模型文件為基礎，運用可粘合的材料，通過選擇性地逐層堆積材料，最終形成產品的三維實體的技術。與傳統的骨組織工程支架構建方法相比，三維打印技術具有無可比擬的優勢：可自由設計支架的三維結構，通過調整加工參數獲得精確的外形尺寸、內部完全貫通的預血管化網絡、可控的孔隙率以及獲得多變可控的機械強度。骨組織工程發展的趨勢要求生長因子甚至細胞與材料共混后共同打印構建骨修復支架。

目前，用于構建骨組織工程支架的三維打印技術主要有以下幾種：光固化成型技術、選擇性激光燒結技術、熔融沉積技術和低溫沉積技術。光固化技術，主要使用光敏材料，通過激光或紫外光源的照射凝固成型。選擇性激光燒結技術的工藝流程是激光在計算機控制下根據截面分層信息對粉末材料選擇性地進行燒結，一層完成后再進行下一層燒結，最終得到燒結好的三維支架，是一種熱成型工藝。熔融沉積技術是將熱塑性材料加熱熔融，擠出后按支架斷面形狀逐層堆積，最后經自然冷卻固化得到三維支架的方法。低溫沉積制造的工藝流程是將溶液態成型材料擠壓或噴射到低溫環境中，冷凍凝固，隨后冷凍干燥使得溶劑揮發，留下梯度孔隙結構的支架。綜合現有技術，發現這些方法存在以下弊端：成型的條件苛刻、復雜，需要如高溫、超低溫、紫外光照射及使用有機溶劑等條件，這些苛刻的成型條件勢必使生長因子和細胞失活，不利于三維打印技術在骨組織工程中的推廣應用。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種含海藻酸鈉的三維支架的常態成型方法，該成型方法溫和，工藝簡單，避免傳統成型技術的苛刻條件使得生長因子或細胞在構建三維支架的過程中失去活性，為生長因子或細胞與材料共同打印構建骨組織工程支架提供了非常合適的成型條件。

一種含海藻酸鈉的三維支架的常態成型方法，包括以下步驟：

(1)制備含海藻酸鈉的三維支架

將海藻酸鈉溶解在溶劑中得到海藻酸鈉溶液，在所述海藻酸鈉溶液中加入聚乙烯醇(PVA)，80-95℃下攪拌均勻得到漿料；然后以所述漿料作為三維打印的漿料，在常溫下打印得到含海藻酸鈉的三維支架；

(2)成型

將所述含海藻酸鈉的三維支架在常溫下浸泡于鈣鹽溶液中反應10-24h進行固化成型，洗滌、冷凍干燥后得到含海藻酸鈣的三維支架。

優選地，所述海藻酸鈉的粘度為1.05-1.15Pa·s。

優選地，所述海藻酸鈉溶液的質量濃度為8％-12％。

優選地，所述溶劑為去離子水或蒸餾水。

優選地，所述漿料中，還添加有生物活性玻璃，所述生物活性玻璃與所述海藻酸鈉的質量比為x:1，其中0<x≤1。所述生物活性玻璃可以提高三維支架的生物活性和力學性能。

更優選地，所述生物活性玻璃與所述海藻酸鈉的質量比為0.5:1。

優選地，所述生物活性玻璃包括以下摩爾百分數的組分：6％Na₂O、8％K₂O、8％MgO、22％CaO、54％SiO₂和2％P₂O₅。

優選地，所述生物活性玻璃為1393型。

優選地，所述漿料中，所述聚乙烯醇的質量為所述海藻酸鈉質量或所述海藻酸鈉與所述生物活性玻璃總質量的1/6-1/2。

優選地，所述鈣鹽為氯化鈣或硝酸鈣。

優選地，所述鈣鹽溶液的濃度為0.5mol/L-5mol/L。

優選地，所述含海藻酸鈉的三維支架的形狀為長方體。

優選地，所述含海藻酸鈉的三維支架的底面邊長為5-15mm，高度為2.4-6mm，行間距為1.15mm-1.50mm。

聚乙烯醇(PVA)作為粘合劑，可以使海藻酸鈉和生物活性玻璃粘合在一起，防止三維支架的塌陷。

打印時，支架的行間距越大，最終得到的含海藻酸鈣的三維支架的孔隙率越大，支架的壓縮強度越小；相同行間距時，隨著生物活性玻璃含量增加，含海藻酸鈣的三維支架的壓縮強度先增加后減小，當生物活性玻璃和海藻酸鈉的質量比為0.5:1時，三維支架的壓縮強度最大。