[發(fā)明專利]用于骨組織工程的多孔復(fù)合支架及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710956743.X
• 申請(qǐng)日: 2017-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN107875452A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭瑞;劉玉;毛宇;藍(lán)詠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州貝奧吉因生物科技有限公司
• 主分類號(hào): A61L27/48
• 分類號(hào): A61L27/48;A61L27/46;A61L27/50;A61L27/56;A61L27/58;C08B15/02
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司44202
• 代理人: 宋靜娜,郝傳鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于骨組織工程的多孔復(fù)合支架及其制備方法。

背景技術(shù)

骨是人體的支架，對(duì)人體起著保護(hù)和支持作用，而在運(yùn)動(dòng)中起杠桿作用。骨膜、骨質(zhì)和骨髓是構(gòu)成骨的三大部分。但是由于軟骨沒有血管的特性，所以很難有自身愈合的能力，但是骨缺損是臨床上的常見病，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年因疾病、創(chuàng)傷、腫瘤等造成的骨缺損病人超過100萬，大范圍骨缺損的修復(fù)目前仍是骨科治療的難題之一，目前，治療骨缺損的方法有骨移植、人工骨移植替代材料和組織工程技術(shù)等，另外，應(yīng)用骨組織工程技術(shù)治療骨缺損可以克服自體骨移植供體不足和異體骨移植免疫排斥等缺點(diǎn)。因此，利用骨組織工程學(xué)來進(jìn)行骨修復(fù)是治療骨缺損的熱點(diǎn)。

葡聚糖(Dextran，Dex)，又稱右旋糖酐。為一種多糖。存在于某些微生物在生長過程中分泌的粘液中。葡聚糖具有較高的分子量，主要由D-葡萄吡喃糖以α，1→6鍵連接，支鏈點(diǎn)有1→2、1→3、1→4連接的。隨著微生物種類和生長條件的不同，其結(jié)構(gòu)也有差別。除此之外還有β葡聚糖，具有免疫激活功能，保護(hù)機(jī)體健康，同時(shí)在很多骨組織工程再生的研究中，葡聚糖常作為一種藥物載體，因其具有良好的生物相容性，能刺激骨基質(zhì)的生長，但是由于其較差的機(jī)械性能，所以限制了再骨組織工程的應(yīng)用。

納米微晶纖維素(Nanocrystal Cellulose,CNCs)，是由天然纖維素或微晶纖維素通過化學(xué)，物理或者生化的方法制備而得，納米微晶纖維素不但具有納米微粒的相關(guān)性質(zhì)例如：較大的比表面、高強(qiáng)度和高結(jié)晶度；因此具有很強(qiáng)的機(jī)械性能，具有明顯的增強(qiáng)效果，嘗嘗作為一種增強(qiáng)劑應(yīng)用于生物領(lǐng)域，除此之外還具備了纖維素的基本結(jié)構(gòu)與特性，例如：無毒性、生物相容性和可降解性等特點(diǎn)；另外，納米纖維素一般在復(fù)合物當(dāng)中充當(dāng)?shù)慕巧茄a(bǔ)強(qiáng)填料，以提高復(fù)合物的熱穩(wěn)定性及機(jī)械性能。而且，納米微晶纖維素中含有豐富的羥基，加入復(fù)合物中，能夠改善復(fù)合物的親水性能。

近年來，雖然葡聚糖較差的機(jī)械性能限制了其在骨組織工程的應(yīng)用，但是由于其獨(dú)特的生物學(xué)特征，研究他潛在的價(jià)值一直是人們所關(guān)注的問題，然而納米纖維素近期常常被研究作為一種很明顯的增強(qiáng)劑，提高基質(zhì)的親水性，熱穩(wěn)定性及機(jī)械性能，但是由于具有較差的降解性能，所以單獨(dú)的納米纖維也限制了它自身的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種力學(xué)性能優(yōu)良、具有良好的生物相容性、可以在人體內(nèi)及時(shí)被降解的多孔復(fù)合支架。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種用于骨組織工程的多孔復(fù)合支架，所述多孔復(fù)合支架的制備原料包含以下重量份的組分：100份的葡聚糖，1～7份的納米微晶纖維素和11～33份的三偏磷酸鈉。應(yīng)當(dāng)說明的是，當(dāng)復(fù)合支架中納米微晶纖維素的含量為3～7％時(shí)，復(fù)合支架的抗壓性能較佳，細(xì)胞毒性較小，生物相容性較好，可降解性較高；當(dāng)復(fù)合支架中納米微晶纖維素的含量為5％時(shí)，復(fù)合支架的細(xì)胞毒性最小，生物相容性最好，同時(shí)抗壓性和可降解性較好。

優(yōu)選地，所述制備原料的組分中，所述葡聚糖和納米微晶纖維素的質(zhì)量比為1：0.03～0.07。更優(yōu)選地，所述葡聚糖和納米微晶纖維素的質(zhì)量比為1：0.05。當(dāng)葡聚糖和納米微晶纖維素的質(zhì)量比為1：0.05時(shí)，支架的力學(xué)性能良好，成孔率高，孔的大小接近，同時(shí)，支架的硬度和彈性模量合適。

優(yōu)選地，所述多孔復(fù)合支架的孔隙率為91～96％，孔徑為80～223μm。

優(yōu)選地，所述納米微晶纖維素為棒狀結(jié)構(gòu)，所述棒狀結(jié)構(gòu)的長度為140～360nm，寬度為20～40nm。

作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了上述多孔復(fù)合支架的制備方法，包括以下步驟：

(1)將葡聚糖溶于去離子水中加熱溶解；

(2)將納米微晶纖維素加入步驟(1)所得葡聚糖溶液中混合均勻，先后加入堿溶液和三偏磷酸鈉溶液，反應(yīng)完全后迅速冷凍，隨后在-80℃下凍干，得到所述的多孔復(fù)合支架。應(yīng)當(dāng)說明的是，制備支架的交聯(lián)過程發(fā)生于過冷環(huán)節(jié)，迅速冷凍能終止交聯(lián)劑的開環(huán)過程，凍干能保證支架獲得較為均一的細(xì)孔。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中加熱溫度為40～60℃。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中迅速冷凍的溫度為-80℃。