[發(fā)明專利]一種基于膠原及膠原纖維的復(fù)合支架材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710109808.7
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106693050B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 但衛(wèi)華;但年華;劉新華;劉婷
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: A61L27/24
• 分類號: A61L27/24;A61L27/20;A61L27/08;A61L27/16;A61L27/54;B33Y10/00;B33Y70/00;C08J3/24;C08L89/00;C08L1/28;C08L5/08;C08L5/02
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本發(fā)明公開了一種基于膠原及膠原纖維的復(fù)合支架材料的制備方法，其特點(diǎn)是將膠原與其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)體膠原纖維有機(jī)混合，并使用功能性氧化多糖與氧化石墨烯對膠原?膠原纖維復(fù)合溶液進(jìn)行復(fù)合協(xié)同改性，接著，將膠原?膠原纖維復(fù)合溶液與一定量的殼聚糖、聚乙烯醇共混，然后經(jīng)過3D打印、微波干燥成膜、電噴涂、滅菌等工藝，最后獲得基于膠原及膠原纖維的復(fù)合支架材料的制備方法。該材料采用仿生性更強(qiáng)的天然膠原結(jié)構(gòu)的膠原纖維，并利用3D打印技術(shù)對支架微觀結(jié)構(gòu)與形貌進(jìn)行生物設(shè)計(jì)，從化學(xué)組成與天然結(jié)構(gòu)上充分仿生天然活性組織，所得支架材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、理化性能優(yōu)越，具有良好的細(xì)胞相容性和生物降解性，并能誘導(dǎo)組織再生修復(fù)，可用作各類型的組織工程支架。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種基于膠原及膠原纖維的復(fù)合支架材料，屬于生物醫(yī)用材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

組織工程支架是組織工程化組織的最基本構(gòu)架，為細(xì)胞和組織生長提供適宜的環(huán)境，并隨著組織的構(gòu)建而逐漸降解和消失，從而將新的空間提供給組織和細(xì)胞。該結(jié)構(gòu)是細(xì)胞獲取營養(yǎng)、氣體交換、廢物排泄和生長代謝的場所，是形成新的具有一定形態(tài)和功能的組織、器官的基礎(chǔ)。數(shù)十年來，人們一直通過一個(gè)“兩步法”制造活性組織。第一步是使用某種生物可降解材料設(shè)計(jì)組織的支架。為了使用傳統(tǒng)方法制造設(shè)計(jì)的支架，研究人員需要為它建模、雕刻出來，或使用化學(xué)品蝕刻出一個(gè)多孔的形狀。第二步是利用活細(xì)胞培育出一個(gè)支架。大量研究證明，這些技術(shù)存在許多弊端，比如大量使用高毒性的有機(jī)溶劑，制造周期長，勞動密集型流程，無法完全除去聚合物基體中的殘留物，可重復(fù)性差，孔隙呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，孔隙間無法充分連接，結(jié)構(gòu)偏薄等等。此外，這些方法多數(shù)無法控制形狀。

與這種方法相比，3D打印可精確地打印出所需組織的形狀和結(jié)構(gòu)。3D打印的骨植入物、牙冠、隱形眼鏡與助聽器等無生命修復(fù)形式已經(jīng)存在于世界各地成千上萬人的體內(nèi)。目前，3D打印身體部位采用單一的材料，如金屬、陶瓷或塑料。它們具有商業(yè)意義，因?yàn)樗鼈兊氖袌鰞r(jià)值來自它們能夠與一個(gè)形狀特殊的身體緊密貼合。然而，這些材料也僅僅能成為無生命的替換部位，真正的3D生物打印應(yīng)為創(chuàng)造活性組織。生物打印，即“活墨”的使用，內(nèi)部懸浮著活細(xì)胞的可打印凝膠。將活細(xì)胞與“間隙填充物”（如膠原，以暫時(shí)填充空間直到與其他細(xì)胞融合）打印出人體組織許多特殊且精密的形狀，活細(xì)胞分泌出物質(zhì)進(jìn)入水凝膠，從而最終形成一個(gè)支撐母體。隨著細(xì)胞的生長，母體發(fā)展為活性組織。

膠原及膠原纖維，具有良好的生物相容性和生物可降解性，以及促進(jìn)細(xì)胞生長與粘附的性能，且具有pH和溫度敏感性，利于成型，已被應(yīng)用于3D打印活性組織領(lǐng)域。然而，純膠原或膠原纖維的3D打印活性組織在力學(xué)性能上還不足以支撐起一定形狀的組織，因此添加其它生物材料或是微量的交聯(lián)劑成為3D打印過程中必要的元素。

因此本專利所獲得的一種基于膠原及膠原纖維的復(fù)合支架材料的方法在3D打印活性組織領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)的不足而提供了一種基于膠原及膠原纖維的復(fù)合支架材料。該支架材料細(xì)胞相容性優(yōu)異，非常有利于細(xì)胞的生長、增殖及遷移，細(xì)胞能夠較好地長入支架內(nèi)部，又具有一定的抗炎、抗氧化、抗菌等功效，生物活性好，可用作組織工程支架。

本發(fā)明的目的可以由以下制備技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，其制備方法步驟如下：

（1）基于氧化多糖和氧化石墨烯的膠原-膠原纖維復(fù)合溶脹液的制備：將按質(zhì)量比為1～9∶9～1的1～2重量份的膠原及膠原纖維混合，4～10℃下攪拌將其溶脹于pH為4.0的醋酸-醋酸鈉緩沖體系中，得到濃度為1～2wt%的膠原-膠原纖維復(fù)合溶脹液；接著向上述復(fù)合溶脹液中加入0.05～0.4重量份的氧化多糖，4～10℃下避光反應(yīng)10～24h，待反應(yīng)完成后，再向復(fù)合溶脹液加入0.01～0.2重量份的氧化石墨烯，4～10℃下繼續(xù)反應(yīng)24～48h，得到基于氧化多糖和氧化石墨烯的膠原-膠原纖維復(fù)合溶脹液；