[發(fā)明專利]一種近場熔體直寫靜電紡絲纖維支架的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110776009.1
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113559319B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊俊杰;王晗;湯亞東;王雅琦;白見福;汪子煦;藍興梓;顏曉強;何景帆;歐偉程;麥仁標
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61L27/18
• 分類號: A61L27/18;A61L27/38;A61L27/50;B33Y10/00;B33Y50/00;B33Y70/00;B33Y80/00;D01D5/00
• 代理公司: 中國商標專利事務(wù)所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興

本發(fā)明涉及生物醫(yī)療的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種近場熔體直寫靜電紡絲纖維支架的制備方法，其技術(shù)方案要點是：S1、獲取干燥的聚己內(nèi)酯顆粒；S2、基于CAD制圖軟件，繪制纖維支架的打印路徑，并將打印路徑導(dǎo)入至靜電紡絲機中，纖維支架包括用于模擬骨韌帶的第一纖維支架和用于模擬骨結(jié)構(gòu)的第二纖維支架；S3、將聚己內(nèi)酯顆粒裝入靜電紡絲機的料筒內(nèi)，在靜電紡絲機的針頭對應(yīng)處放置收集裝置，設(shè)定靜電紡絲機的運行參數(shù)并啟動，以獲得第一纖維支架和第二纖維支架；S4、將N I H?3T3成纖維細胞種在第一纖維支架的區(qū)域上，將Saos?2骨細胞種在第二纖維支架的區(qū)域上；S5、將纖維支架卷成圓柱狀支架。本發(fā)明可以制備出適用于骨韌帶、骨結(jié)構(gòu)修復(fù)的天然纖維支架。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)療的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種近場熔體直寫靜電紡絲纖維支架的制備方法。

背景技術(shù)

近場熔體直寫靜電紡絲打印系統(tǒng)由一個連接到高壓電源的噴嘴和一個可與噴嘴調(diào)節(jié)到相距0.5-3mm的接地收集器組成。在電場的作用下，噴嘴處的半球形液滴會被拉成圓錐形，稱為“泰勒錐”。當電場力克服熔體的表面張力時，形成射流，帶電射流過程包括快速拉伸、快速凝固和復(fù)雜的飛行模式。纖維的形成和形態(tài)由各種參數(shù)決定，包括材料的物理和化學(xué)性質(zhì)(例如粘度、電導(dǎo)率和表面張力)，工藝參數(shù)(例如噴嘴到收集器的距離、施加的電壓和流速)等。由于其具有更高的分辨率、可持續(xù)的材料供應(yīng)系統(tǒng)和可優(yōu)化的工藝參數(shù)，熔體直寫靜電紡絲技術(shù)能夠直接打印微米級纖維的2D圖案或3D結(jié)構(gòu)。

生物材料、工程、化學(xué)和生物學(xué)的進步帶來了許多創(chuàng)造天然細胞外基質(zhì)類似物(即支架)的技術(shù)。為了再現(xiàn)組織特性，支架必須具有適當?shù)奈⒂^結(jié)構(gòu)特征。例如，肌腱組織中的膠原網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)一種規(guī)則的正弦形，在肌腱中起到緩沖或減震的作用。該結(jié)構(gòu)允許纖維產(chǎn)生一定量縱向變形，但不會對組織造成損傷。正弦結(jié)構(gòu)對膠原纖維的機械性能至關(guān)重要，但是該方面的制造目前研究較少。

天然韌帶主要由一種呈正弦形的纖維組成的，膠原纖維的非線性力學(xué)行為是一種保護韌帶免受機械損傷的機制，包含正弦纖維的3D生物支架制造技術(shù)將為韌帶再生提供最有希望的選擇。迄今為止，用于制造這些支架的大多數(shù)制造技術(shù)包括凍干，溶劑澆鑄以及簡單的編織，但它們無法重建天然韌帶的微妙纖維結(jié)構(gòu)。過去的幾年中，溶液電紡絲是最常用于制造纖維支架的不同纖維形成技術(shù)，基本工作原理是使用靜電力從聚合物溶液中生成連續(xù)纖維，然后將其收集到固定或動態(tài)收集器臺上。溶液電紡絲可以制造具有模擬韌帶形貌特征的纖維，但存在再現(xiàn)性問題且圖案控制能力有限。有些研究通過使用平行電極，旋轉(zhuǎn)心軸或犧牲材料等方法改善其制備工藝，但對纖維幾何形狀的控制仍然受到限制，尤其是三維結(jié)構(gòu)。熔融電寫打印是實現(xiàn)非直線纖維高度有序的3D支架的可控沉積的有效的方法，但殘余電荷對纖維打印的影響不利于對纖維堆疊的控制該工藝受到電荷動力學(xué)的限制。

因此，亟需一種可以重建適用于骨韌帶修復(fù)的纖維支架的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種近場熔體直寫靜電紡絲纖維支架的制備方法，可以制備出適用于骨韌帶、骨結(jié)構(gòu)修復(fù)的天然纖維支架，具有操作簡便、適用性廣的優(yōu)點。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的，一種近場熔體直寫靜電紡絲纖維支架的制備方法，包括以下步驟：

S1、獲取干燥的聚己內(nèi)酯顆粒；

S2、基于CAD制圖軟件，繪制纖維支架的打印路徑，并將所述打印路徑導(dǎo)入至靜電紡絲機中，所述纖維支架呈正弦形結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述纖維支架包括用于模擬骨韌帶的第一纖維支架和用于模擬骨結(jié)構(gòu)的第二纖維支架；

S3、將所述聚己內(nèi)酯顆粒裝入所述靜電紡絲機的料筒內(nèi)，在所述靜電紡絲機的針頭對應(yīng)處放置收集裝置，設(shè)定所述靜電紡絲機的運行參數(shù)并啟動，以獲得所述第一纖維支架和第二纖維支架，所述第一纖維支架為正弦形結(jié)構(gòu)，所述第二纖維支架為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；