[發明專利]一種殼聚糖基梯度仿生復合支架材料及其構建方法

在審

• 申請號: 201710853606.3
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107638590A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 宋克東;盧延國;李麗穎;李文芳;劉天慶
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: A61L27/22
• 分類號: A61L27/22;A61L27/20;A61L27/12;A61L27/00;A61L27/58;A61L27/50;A61L27/56
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 李曉亮,潘迅

一種殼聚糖基梯度仿生復合支架材料及其構建方法，屬于組織工程材料領域。在通過連通管水平連通容器A和容器B中分別加入等體積的Cs/GP/Gel溶液、乙酸溶液，Cs/GP/Gel溶液連續流入支架模具，乙酸溶液連續流入容器B中；當兩個容器中溶液均流入支架模具時，預凍處理后取出支架預產物，制備得到Cs/GP/Gel梯度復合支架；制備Cs/GP/Gel/nHAp梯度復合支架時，當容器B中液體剩余1/4～1/5時，向容器B中加入Cs/GP/Gel/nHAp溶液，其它步驟與Cs/GP/Gel梯度復合支架相同。本發明制備得到的梯度復合支架的孔徑呈現出明顯的梯度漸進性，而且孔隙相互貫通，nHAp模擬的軟骨鈣化層與軟骨層連接效果良好，適用于軟骨組織工程領域。

技術領域

本發明屬于組織工程材料領域，特別涉及一種由殼聚糖、β-甘油磷酸鈉、明膠、納米羥基磷灰石復合構建組織工程梯度仿生軟骨支架的方法。

背景技術

正常關節的骨軟骨組織結構，主要由透明軟骨、界面結構(軟骨鈣化層)和軟骨下骨三部分組成，在結構上呈現出明顯的梯度漸進性和復雜的生理學特性。關節軟骨因在各種活動中使用量巨大，極易在創傷及急慢性炎癥中導致損傷，且由于受力的突發性和復雜性，多現為軟骨磨損、撕裂、斷裂和粉碎性損傷等。關節假體置換為目前有效的治療方法之一，但手術置換關節，不僅價格昂貴，且存在并發癥危險。此外，關節軟骨極脆弱且自身修復能力低下，軟骨組織自身無血液供應，營養主要來自周圍關節滑液的滋潤，一旦出現病變或缺損，軟骨下骨層常伴隨發生硬化等退行病變，逐步惡化并導致運動功能障礙，嚴重影響生活質量。軟骨組織工程作為一種新型、高效的軟骨組織缺損的修復方法，近年來逐漸受到廣泛關注。軟骨組織工程修復策略的關鍵步驟之一，是制備出無毒、可降解、生物相容性好、具有軟骨誘導性、具有可塑性、適宜機械強度、三維孔隙結構的組織工程生理分層支架材料。但幾乎沒有一種單一材料能夠同時滿足以上所有功能，因此有必要將不同種類、具有互補特性的材料按照一定比例和方式進行復合，協同發揮每一種材料的優點和功能，以構建適宜的軟骨修復材料。

殼聚糖(Chitosan，Cs)是天然的高分子聚合物，由甲殼素經過脫乙?；玫剑Y構與軟骨基質糖氨多糖相似，降解產物為氨基葡萄糖單體，對人體無不良反應，具有良好的生物相容性、生物降解性、無毒性和免疫原性，而且能夠抗菌和抑制炎癥，能夠促進生物組織細胞的粘附、增殖、分化，是常見的軟骨組織工程的支架材料。β-甘油磷酸鈉(Sodiumβ-Glycerol Phosphate，GP)在醫療上廣泛用于人靜脈營養的磷補充劑和各種磷缺乏癥狀，用以滿足人體每天對磷元素的需要。磷元素參與骨質的形成，以磷脂形式參與細胞膜的組成，同時磷與許多代謝中的酶活性有關，在能量代謝中的作用至關重要。明膠(Gelatin，Gel)是一種天然高分子材料，其結構與生物體組織結構相似，可以通過膠原部分水解得到，具有優良的生物相容性、生物活性和可降解性，普遍應用于臨床醫學、醫藥工業中，明膠基復合材料用作組織工程支架材料和信號分子載體是目前生物材料的研究熱點之一。納米羥基磷灰石(Nano-Hydroxyapatite，nHAp)是天然骨的主要成分之一，具有良好的骨傳導性和骨誘導性，研究發現nHAp能夠誘導新骨的發生，并會隨著新骨的發生和發育而被吸收利用，且nHAp中的鈣離子能與殼聚糖的氨基發生螯合作用，羥基能與氨基產生氫鍵作用。因此Cs/nHAp體系是一種較理想的骨組織工程材料。專利CN106693065 A“一種梯度組織工程支架制作方法”，采用生物高分子材料PLGA和水凝膠，利用低溫沉積3D打印機打印三種網格，形成分層結構和網格支架，獲得具有接近正常軟骨定向微觀組織的復合梯度組織工程支架。專利CN105920679 A“一種具有三維梯度孔結構的皮膚支架材料的制備方法”，以殼聚糖為主要基材，以京尼平為交聯劑，在專用成型模具中，通過形成垂直方向的溫度梯度冷凍成型，制備了一種具有三維梯度孔結構的皮膚支架材料。專利CN106512099 A“殼聚糖基仿生骨組織工程支架及其制備方法”，以殼聚糖為骨架，骨架內均勻分散納米針狀羥基磷灰石，形成多孔結構的仿生骨組織工程支架。但將殼聚糖、β-甘油磷酸鈉、明膠、納米羥基磷灰石四種材料復合用于軟骨組織工程仿生梯度修復支架材料則未見相關報道。