[发明专利]矿化电纺明胶超细纤维仿生骨修复材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿化电纺明胶超细纤维仿生骨修复材料及其制备方法，属于生物医 用材料领域。

背景技术

骨的主要成份是纳米羟基磷灰石(HA)和胶原纤维。纳米磷灰石矿物在胶原基质上规 则沉积，其晶轴c轴沿纳米胶原纤维长轴取向。在这种有机、无机巧妙结合的复合体形成 过程中，生物矿化起着至关重要的作用。利用有机模板可以对无机晶体的成核、生长、晶 型及取向进行有效调控，从而模拟生物界的矿化过程制备仿生材料。因此，通过矿化的方 法，从仿生的角度制备成份和结构愈发相似于骨的替代物有望解决日益加剧的骨缺损修复 问题。

Du等用片状胶原作为羟基磷灰石沉积的模板制备具有良好生物活性的复合支架。 Annie John等用钙盐溶液与磷酸盐溶液交替处理胶原支架，使羟基磷灰石沉积于支架表 面(Annie John，Liu Hong，Yoshito Ikada，et al.“A trial to prepare biodegradable collagen-hydroxyapatite composites for bone repair”，Journal of Biomaterials Science-Polymer Edition 2001，12：689-705)。Rosseeva E V等利用结构上与胶原类 似，具有较低抗原性且价格便宜的明胶代替胶原，以明胶凝胶作为模板制备了明胶/氟磷 灰石复合材料(Rosseeva E V，Buder J，Simon P，et al.“Synthesis，Characterization， and Morphogenesis of Carbonated Fluorapatite-Gelatine Nanocomposites：A Complex Biomimetic Approach toward the Mineralization of Hard Tissues”，Chemistry of Materials 2008，20：6003-6013)。然而，这些基质模板均缺乏与骨基质相似的纤维结构。

静电纺丝技术可以制备直径在数十纳米至数微米的超细纤维，这种超细纤维结构与骨 以及许多组织细胞外基质极其相似，拥有极高的比表面积，有利于细胞的粘附和生长。近 来，研究者利用静电纺丝纤维膜作为模板制备了一系列纳米羟基磷灰石复合材料 (Kothapalli C R，Shaw M T，Olson J R，et al.“Fabrication of novel calcium phosphate/poly(lactic acid)fiber composites”，Journal of biomedical materials research 2008，84B：89-97；Cui W G，Li X H，Zhou S B，et al.“In situ growth of hydroxyapatite within electrospun poly(DL-lactide)fibers”Journal of biomedical materials research 2007，82A：831-841)。然而这些模板材料多为人工合成材料，在 性质上与天然材料尤其是胶原存在一定差异，亦缺乏细胞粘附及生物活性物质结合的位 点，因此所得复合材料仅从结构上较好模拟了天然骨，还有其不足之处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿化电纺明胶超细纤维仿生骨修复材料及其制备方法。该 材料从微观成份、性质及结构上均较好的模拟了天然骨，可为细胞粘附、增殖等提供与天 然骨相类似的微环境，具有良好的生物相容性。本发明制备过程简便易行，成本低。

本发明提供的矿化电纺明胶超细纤维仿生骨修复材料是以明胶、氯化钙和磷酸氢二钠 为主要原料，按照质量配比：明胶电纺纤维：CaCl₂·H₂O∶Na₂HPO₄＝1∶129～430∶85.2～284， 进行制备，在直径600～800nm的交联超细明胶电纺纤维上原位沉积直径为20～40nm的针棒 状羟基磷灰石；