[發明專利]一種高強度可降解軟骨組織工程支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201510075204.6
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104721881A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 沈志森;崔翔;付俊
• 申請（專利權）人: 寧波市醫療中心李惠利醫院
• 主分類號: A61L27/26
• 分類號: A61L27/26;A61L27/56;A61L31/04;A61L31/14
• 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

本發明屬于新生物醫學材料及其制備領域，涉及一種高強度可降解軟骨組織工程支架及其制備方法，具體涉及用于軟骨修復重建的殼聚糖/明膠復合多孔支架及其制備方法。

背景技術

創傷、腫瘤、先天缺陷等原因都有可能引起組織的破壞及缺失，如何修復及重建正常組織、器官是再生醫學中十分重要的一點。組織工程的出現為解決這一難題提供了可能性，而組織工程中的一個關鍵就是利用細胞培養的組織工程三維多孔支架材料的制備。支架材料在這一過程中不僅起著支撐作用，保持原有組織的形狀,而且還起到模板作用,為細胞提供賴以寄宿、成長、分化和增殖的場所,并引導受損組織的再生和可控再生。

目前組織工程多孔支架材料主要是來自于一些合成高分子和天然高分子，合成高分子主要有聚乳酸、聚己內脂、聚羥基乙酸、聚原酸酯等；天然高分子主要有甲殼素、膠原、明膠、殼聚糖、透明質酸、海藻酸鹽、硫酸軟骨素等；本著方便易得、來源廣泛、以及天然生物材料與人體組織相近生物相容性好的原則，許多研究者選擇了天然生物材料制備組織工程支架，但是單組分的天然支架普遍不能模擬復雜的人體成分并且會有機械強度低的問題。

殼聚糖是一種由β1-4糖苷鍵相連的葡萄糖胺和N-乙酰基-D葡萄糖胺的線性天然聚合物。而N-乙酰基-D葡萄糖胺基團還存在于軟骨的細胞外基質成分中，因此殼聚糖與軟骨組織有著良好的相容性，并且殼聚糖還被證實可誘導軟骨細胞附著、增殖、甚至軟骨再生，易于塑形，生物降解速率可調控，已經被廣泛地應用于構建組織工程支架。明膠作為膠原蛋白的部分變性產物同樣擁有杰出的生物相容性，無抗原性，親水性和可塑性。同樣在生物材料和制藥方面得到了廣泛應用。公開號為CN103724657A的中國發明專利申請公開了一種殼聚糖-明膠復合支架，該方法是以殼聚糖和明膠等天然生物材料為原料，有機硅烷偶聯劑KH-560為交聯劑，采用冷凍干燥法，制備出力學性能優良的由純天然生物材料組成的交聯殼聚糖/明膠復合多孔支架。本發明制備的交聯殼聚糖/明膠復合多孔支架具有高孔隙率、高孔強度和大孔徑等特點，其孔徑為100～300μm，孔隙率>90﹪，為大孔含小孔的開放型孔結構，適合在支架表面種植細胞。相比殼聚糖支架，該交聯殼聚糖/明膠復合多孔支架具有更好的力學性能，明膠和有機硅交聯劑的加入，更有利于細胞在多孔支架表面的增殖和分化，對生物細胞的親和性越好。但是該支架的力學性能和生物相容性仍然達不到軟骨組織工程等的要求，且降解性能未知。

發明內容

本發明的一個目的在于在保持殼聚糖/明膠支架杰出生物相容性的前提下，提供一種高強度可降解軟骨組織工程支架。

本發明軟骨組織工程支架是殼聚糖與明膠以重量比為1：(0.01～2)的復合支架，其中殼聚糖的質量百分比濃度為3﹪～6﹪，明膠的質量百分比濃度為0.03﹪～10﹪；

作為優選，本發明軟骨組織工程支架是殼聚糖與明膠以重量比為1:1的復合支架，其中殼聚糖的質量百分比濃度為4﹪，明膠的質量百分比濃度為4﹪；

該軟骨組織工程支架具有優異的物理機械性能，同時具有可調控的降解速率以及杰出的軟骨細胞的生物相容性。

本發明的另一個目的是提供上述高強度可降解軟骨組織工程支架的制備方法。該方法是以殼聚糖和明膠等天然生物材料為原料，采用原位沉析及冷凍干燥法，制備出力學性能優良，降解速率可控，生物相容性優異的不添加交聯劑的純天然生物材料組成的殼聚糖/明膠復合多孔支架。

本發明殼聚糖/明膠復合多孔支架的制備方法，包括具體步驟如下：

步驟(1)、將3～6g殼聚糖和0.03～10g明膠溶解于100ml乙酸溶液中混合均勻后封口置于30～60℃水浴中，以100～300轉/分鐘攪拌12～48小時，直到形成淡黃色均一穩定的溶液為止，靜置脫泡6～24小時，得到殼聚糖/明膠復合溶液；

所述的殼聚糖與明膠的加入量質量比為1：(0.01～2)，優選為1:1；

所述的乙酸溶液為2ml乙酸溶于100ml去離子水中形成的體積百分比為2﹪的乙酸溶液；

步驟(2)、將質量百分含量為3～6﹪的殼聚糖溶液注入模具內表面,在模具內表面形成一層厚度為0.2～5mm的溶液,然后將模具浸入NaOH凝固液中1～10分鐘，得到單純殼聚糖薄膜；

所述的NaOH凝固液為質量百分比為3～6﹪的NaOH溶液；