[發明專利]一種可持續釋放無機活性成分的大孔骨組織工程支架及其制備方法

有效

• 申請號: 202010324678.0
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111529759B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 劉來俊;王富軍;張天添;李超婧;王璐;張宇;周俊澤
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: A61L27/46
• 分類號: A61L27/46;A61L27/44;A61L27/56;A61L27/58;D01D5/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明公開了一種可持續釋放無機活性成分的大孔骨組織工程支架及其制備方法。大孔骨組織工程支架由靜電紡絲一步制得的微米級串珠和納米級纖維的復合結構組成，納米級纖維中的無機活性物質優先釋放，待串珠有機基體逐步降解后，串珠中的無機活性物質隨后釋放。制備方法：將分散液逐滴加入聚合物溶液中，制得含無機活性成分的靜電紡絲溶液；將靜電紡絲溶液進行靜電紡絲，將得到的靜電紡纖維膜真空干燥，然后進行環氧乙烷處理，最終得到富含無機活性成分且具備微米串珠及納米纖維復合結構的大孔骨組織工程支架。串珠的存在，會增大支架的孔徑及表面粗糙度，利于細胞的浸潤生長及成骨分化。本發明所述的制備方法簡單，流程短，適合大批量生產。

技術領域

本發明涉及一種可持續釋放無機活性成分的大孔骨組織工程支架及其制備方法，屬于生物醫用材料領域。

背景技術

治療由創傷，腫瘤和先天性疾病所致的臨界尺寸的骨組織缺損仍然是臨床的主要挑戰。據估計，全世界每年需要借助臨床移植手段進行骨修復的病例超過3000萬例。由于良好的骨整合性、骨傳導性和骨誘導性，自體/異體移植仍然是治療這類疾病的金標準。但因移植物數量有限、損傷供體部位以及潛在的交叉感染等缺陷限制了自體/異體移植在臨床上的使用。隨著骨組織工程(BTE)的發展，基于支架的組織工程手段為替代自體/異體移植物提供了一種選擇，以滿足對修復和再生骨組織的移植物日益增長的需求。通常，性能優異的骨組織工程支架應該具有優良的生物相容性、生物活性以及力學性能，并具有多孔結構以支持骨組織向內生長和整合。在各種骨組織工程支架的制造技術中，靜電紡絲由于其能夠將多種材料(天然和合成有機材料)轉化為形態上與天然細胞外基質(ECM)的結構相似的纖維而引起了越來越多的興趣。但是作為骨組織工程支架，僅有天然和合成有機材料制成的支架不具備促進骨組織再生的生物活性。因此，與一些無機活性成分(如羥基磷灰石，磷酸三鈣)共混紡絲以制備出具有生物活性并模擬天然骨的兩相結構的有機無機復合支架得到了廣泛的研究。但是常規的有機無機共混紡絲使得無機活性成分被有機基體包覆，在支架植入早期無法發揮無機活性成分的特性，使得骨組織延遲愈合。其次，在植入早期有機基體降解的酸性產物無法得到很好是中和，易引起植入部位的組織炎癥。因此，設計和制備出無機活性成分可持續釋放的靜電紡骨組織工程支架具有重要意義。

現有研究中，①公開號為CN107320787A的專利介紹了一種牙周修復用多孔纖維膜材料及其制備方法。在靜電紡纖維膜的表面滴加殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液后，再冷凍干燥制得牙周修復復合膜材料。但該技術的工藝較為繁瑣，且仍存在羥基磷灰石被殼聚糖包覆而導致早期支架生物活性不足的問題。②公開號為CN105148321B的專利介紹了一種由礦化的納米纖維構建的仿生天然骨結構的骨替代材料及其制備方法。將經靜電紡絲制備出納米纖維紗線編織成納米纖維織物，在置于1-1.5倍的模擬體液中礦化，在支架表面形成一層礦化層以提高支架的生物活性。但該技術的工藝較為繁瑣，且一般所形成的礦化層的結晶度較低，在植入后易于溶解，會引起Ca²⁺濃度過高，存在潛在“血鈣”的風險。③標題為Fabrication of calcium phosphate fibres through electrospinning and sinteringof hydroxyapatite nanoparticles的文章介紹了一種鈣磷靜電紡纖維的制備方法。將羥基磷灰石顆粒與PLGA共混紡絲后經過煅燒出去PLGA，得到純無機的鈣磷靜電紡纖維。但該技術的工藝較為繁瑣，耗能大，且所制備的磷靜電紡纖維脆性大，力學性能不滿足要求，同時，也會存在潛在“血鈣”的風險。另外，上述所提到的三種方法所制備的支架都會因傳統靜電紡納米或微米纖維的堆積而僅具有亞微米級的表觀小孔，缺少細胞滲透和組織再生所必需的大孔。因此，設計和制備出可持續釋放無機活性成分的大孔骨組織工程支架具有重要意義。

發明內容

本發明所解決的技術問題是：一種可持續釋放無機活性成分的大孔骨組織工程支架。