[發明專利]3D打印的海藻酸鈉-I型膠原-陶瓷復合支架、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201710737378.3
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107376017B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 余新寧;戴雪松;茍中入;楊賢燕;沈煒亮;趙騰飛;方晶華
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61L27/24
• 分類號: A61L27/24;A61L27/20;A61L27/10;A61L27/56;A61L27/50;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種3D打印的海藻酸鈉?I型膠原?陶瓷復合支架、制備方法及其應用。所述復合支架主要由海藻酸鈉：I型膠原：鈣鎂硅酸鹽以質量分數比(1?6)：2：(0?10)構成，并以氯化鈣作為交聯劑，氯化鈣占所述復合支架的質量分數為(1?10)％；將鈣鎂硅酸鹽粉體分散到去離子水中，充分攪拌后復合海藻酸鈉、I型膠原形成混勻水凝膠狀物，將水凝膠狀物置入三維打印機中，用氯化鈣交聯，打印出多孔支架，得到所述復合支架。本發明復合支架能促進軟骨細胞增殖與ALP活性；其生物活性優良，在組織工程中具有應用價值。

技術領域

本發明涉及醫用生物材料，特別涉及一種3D打印的海藻酸鈉-I型膠原-陶瓷復合支架、制備方法及應用。

技術背景

軟骨缺損是骨科常見疾病，尤其是運動員，且軟骨損傷通常合并了軟骨下骨損傷。患者常有關節腫脹、疼痛，活動受限，影響日常生活與工作，給社會造成較大經濟負擔。軟骨內無血管、無神經、無淋巴，損傷后自行修復能力差，治療困難，一直是骨科的難題。而目前臨床治療手段如微骨折、骨軟骨柱移植、軟骨細胞移植等沒有涉及骨軟骨損傷的聯合治療，新生的軟骨組織常常為纖維軟骨而非透明軟骨。纖維軟骨力學性能差，無法承受膝關節日常活動中產生的巨大應力，易退變與磨損，因此無法保證遠期療效。

近年來，組織工程材料與3D打印技術的發展提供了新的方向。鈣-硅基生物陶瓷被證明具有優良的生物活性和骨傳導性，其中某些鈣-硅基材料在接觸體液后僅幾分鐘即發生生物活性反應；同時硅是人體必需的微量元素，與生物體粘多糖的合成密切相關，并在幼骨礦化區聚集。含鎂的鈣硅酸鹽是一類典型的鈣-硅基物質，根據其穩定性和形成條件的不同會形成化合物。我們利用仿生原理，使用有機-無機復合材料，在體外構建一種多孔支架以期能促進細胞增殖與ALP活性，為組織工程材料提供了新的思路。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的內容是提供了一種3D打印的海藻酸鈉-I型膠原-陶瓷復合支架、制備方法及應用，所述復合支架具有良好的生物相容性，可促進細胞外基質分泌，體外實驗證實其增強了細胞的礦化能力。可用于組織工程中。

為了構建組織工程支架，本發明采用的技術方案是以海藻酸鈉為基礎，通過復合I型膠原與摻鎂硅灰石，經3D打印與氯化鈣化學交聯后成形。

本發明采用的技術方案是：

一、一種3D打印的海藻酸鈉-I型膠原-陶瓷復合支架：

所述復合支架主要由海藻酸鈉：I型膠原：鈣鎂硅酸鹽以質量分數比(1-6)：2：(0-10)構成，并包含有氯化鈣作為交聯劑，氯化鈣占所述復合支架的質量分數為(1-10)％。

本發明是以鈣鎂硅酸鹽陶瓷與海藻酸鈉、I型膠原復合，氯化鈣交聯而成。

所述的復合支架的長度或直徑為5-15mm，孔道孔徑尺度為50-500μm，孔隙率為20-80％。

所述的鈣鎂硅酸鹽采用鎂摻雜硅灰石，鎂摻雜硅灰石中鎂代替鈣的摩爾百分數為4-15％。

所述復合支架呈長方體、立方體、圓柱體或圓臺體，支架內相鄰孔道相互貫通，所述的孔道形態為圓形、三角形、四邊形、蜂窩形、多邊形或者阿基米德螺旋弧形。

所述復合支架采用三維打印方法構建制成。

二、一種3D打印的海藻酸鈉-I型膠原-陶瓷復合支架的制備方法：

將鈣鎂硅酸鹽粉體分散到去離子水中，充分攪拌后復合海藻酸鈉、I型膠原形成混勻水凝膠狀物，將水凝膠狀物置入三維打印機中，打印出多孔支架，得到所述復合支架。

1)將鈣鎂硅酸鹽粉體使用濕法球磨處理后獲得顆粒度不超過5μm的超細粉體，將超細粉體分散到去離子水中，并在常溫下攪拌1小時，再加入I型膠原粉末在常溫下攪拌5分鐘，最后再加入海藻酸鈉在常溫下攪拌15分鐘，制成水凝膠狀物作為復合材料墨水；